초록 ▼

1. 최종목표
당쇄를 이용한 단백질 비흡착 기능성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조
◇ 당쇄 소재의 기능성 평가
◇ Terpolymer(당쇄+HEMA+Silicone)의 중합조건 확보
◇ 시제품의 물리적 특성 및 기능성 평가
2. 개발내용 및 결과
◇ 개발내용
(1) 고분자량 실리콘 단량체 개발 및 이를 이용한 실리콘 하이드로겔(SiHy)콘택트렌즈(C/L)제조
(2) 저분자량 실리콘 단량체 개발 및 이를 이용한 SiHy C/L 제조
(3) 당쇄가 첨가된 새로운 실리콘 하이드로겔 콘택트

1. 최종목표
당쇄를 이용한 단백질 비흡착 기능성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조
◇ 당쇄 소재의 기능성 평가
◇ Terpolymer(당쇄+HEMA+Silicone)의 중합조건 확보
◇ 시제품의 물리적 특성 및 기능성 평가
2. 개발내용 및 결과
◇ 개발내용
(1) 고분자량 실리콘 단량체 개발 및 이를 이용한 실리콘 하이드로겔(SiHy)콘택트렌즈(C/L)제조
(2) 저분자량 실리콘 단량체 개발 및 이를 이용한 SiHy C/L 제조
(3) 당쇄가 첨가된 새로운 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조
- 중합기가 첨가된 당쇄합성
- 당쇄와 실리콘 모노머의 공유결합에 의한 기능성 SiHy 콘택트렌즈 제조
- 당쇄와 실리콘간의 Interpenetrating polymer network(IPN)을 활용한 기능성 SiHy 콘택트렌즈 제조
- 침지법에 의한 당쇄첨가 기능성 SiHy 콘택트렌즈 제조
◇ 개발결과
(1) 상분리를 최소화할 수 있는 새로운 저/고분자량의 실리콘 모노머 합성
(2) 함수율과 산소투과율을 동시에 조절할 수 있는 새로운 고분자량의 실리콘 모노머(mPDMS, MW:1200) 합성
(3) SiHy C/L에 기능성 부여를 위한 당쇄(Methacrylated hyaluronic acid) 합성
(4) Terpolymer(당쇄+HEMA+Silicone)의 중합조건 확보
(5) 당쇄가 첨가된 SiHy C/L에서 단백질 침착억제 기능 확보 (30% 이상)
(6) 90%이상의 광투과율, 함수율 40% 이상, 산소전달률 100(Dk/t)이상, 무독성, 우수한 인장강도 등의 물리적특성을 가진 기능성 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈 개발
3. 사업성과
◇ 기술적 성과
3세대 실리콘 단량체인 친수성 실리콘 고분자 단량체를 합성하였음. 친수성의 gluconolactone을 함유하고 있어, 저분자량의 실리콘 단량체들에 비해 친수성이 높아 함수율이 높고, 기존의 하이드로겔 단량체인 HEMA와 균일하게 섞여 광투과율이 우수함. 현재 한국에서는 독자적으로 친수성 실리콘 고분자 단량체가 개발된 적이 없으므로, 국내최초라 할 수 있음. 또한 단백질 흡착방지용 당쇄첨가법을 개발과 관련된 원천기술을 확보하였음. 새로 개발된 당쇄가 첨가된 렌즈들은 함수율의 감소 없이, 단백질 비흡착성이 증가되었음.
◇ 경제적 성과
국내 제조업체의 시장점유율이 13%에 불과하며, 소수 외국 제조업체 위주의 독과점적 유통구조에 의해 국내 렌즈 판매가격이 외국에 비해 높음. 따라서 본 연구단에서 개발한 단백질 비흡착 실리콘 하이드로겔 렌즈를 상용화하면, 막대한 수입대체 효과와 가격인하 유도로 인해 콘택트렌즈의 사용을 저변화시킬 수 있음.
◇ 사회적 성과(일자리 창출 등)
현재, 엔보이비젼(주)에서는 HEMA관련 하이드로겔렌즈와 칼라 콘택트렌즈의 생산에 주력하고 있음. 개발된 기능성 실리콘 하이드로겔 렌즈와 관련한 생산라인이 구축되면 인력을 추가로 확충할 계획임. 본 사업을 통해 확보된 기술을 활용한 새로운 C/L 생산 공장 건설에 따른 신규일자리 창출이 가능함. 참여기업은 향후 5명의 신규인력을 확보 예정임
4. 기술개발결과 활용계획
엔보이비젼(주)와 함께 개발된 렌즈를 양산하여 시장에 진출하여 수입대체효과가 클것으로 기대되며, 국외수출에도 경쟁력이 있음. 획득된 화합물과 기술을 기반으로 새로운 당쇄의 도입 및 약물전단용 렌즈 개발 등으로 시장을 선도해 나아갈 예정임.
5. 기술개발자료의 보안관리
◇ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
국내최초 기능성 고분자량 실리콘 단량체의 합성 및 독창적인 당쇄첨가 방법은 국외의 유수한 대기업의 특허와도 차별성을 갖는 원천기술로 판단되어 보안등급이 높음.
◇ 연구개발의 기술임차 및 특허 출원 • 등록 실적 특허출원 (3건)
(1) 단백질흡착방지 조성물 및 이의 응용 (출 원 번 호 10-2013-0018028)
(2) 신규한 실리콘 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈의 제조방법 (출 원 번 호 10-2014-0074702)
(3) 콘택트렌즈의 단백질 흡착을 방지하는 하이드로겔 콘택트렌즈 및 이의 제조방법 (출 원 번 호 10-2014-0070282)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 개발결과의견서 ... 2
• 최종보고 요약서 ... 4
• 목차 ... 6
• 표 목차 ... 9
• 그림 목차 ... 10
• 제1장 서론 ... 13
• 제1절 기술개발의 목표 ... 13
• 제2절 개발대상기술의 개요 및 필요성 ... 14
• 2-1. 실리콘 렌즈 개발의 필요성 ... 14
• 2-2. 단백질 비흡착 렌즈 개발의 필요성 ... 17
• 2-3. 당쇄를 이용한 단백질 비흡착 기능성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조의 필요성 ... 18
• 제3절 관련기술 현황 ... 19
• 3-1. 국내외 관련 기술의 현황 ... 19
• 3-1-1. 국내 관련기술 현황 ... 19
• 3-1-2. 국외 관련기술 현황 ... 19
• 제4절 기술개발 전략 ... 21
• 4-1. 기술개발 차별화 및 선행특허 회피 전략 ... 21
• 4-1-1. 기술개발 차별화 ... 21
• 4-1-2. 실리콘 하이드로겔 제조 방법에 대한 선행 특허 회피전략 ... 21
• 4-2. 기술개발 내용 ... 22
• 제2장 과제개발 내용 및 방법 ... 26
• 제1절 새로운 고분자량 실리콘 단량체의 합성 및 이를 함유한 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈 제조 ... 26
• 1-1. Graft multi-functional polydimethylsiloxane의 합성 ... 26
• 1-2. Linear multi-functional polydimethylsiloxane (mPDMS)의 합성 ... 27
• 1-3. 합성된 mPDMS를 이용한 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈의 제조 및 물리화학적 특성 분석 ... 37
• 1-3-1. 콘택트렌즈 제조 ... 37
• 1-3-2. 콘택트렌즈의 물리화학적 특성분석 ... 38
• 1-4. Multi-functional linear polydimethylsiloxane (mPDMS)를 이용한 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈의 생체적합성 분석 ... 43
• 1-4-1. 세포 독성 검정 ... 43
• 제2절 당쇄가 첨가된 새로운 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조 ... 47
• 2-1. 기능성 부여를 위한 당쇄 선정 ... 47
• 2-2. 중합기가 연결된 당쇄 단량체의 합성 ... 48
• 2-2-1. Methacrylated hyaluronic acid와 methacrylated alginic acid의 합성 ... 48
• 2-2-2. Methacrylated glycolipid(mGEMA)의 합성 ... 49
• 2-3. Interpenetrating polymer network (IPN)에 의한 당쇄의 결합 ... 53
• 2-4. 당쇄가 첨가된 실리콘 하이드로겔 렌즈의 제조 및 물리화학적 특성 ... 54
• 2-4-1. 당쇄가 첨가된 콘택트렌즈의 제조 ... 54
• 2-4-2. 콘택트렌즈의 물리학적 특성분석 ... 57
• 2-4-3. 콘택트렌즈의 표면분석 ... 58
• 2-4-4. 단백질 비흡착 실험 ... 60
• 2-4-5. 당쇄가 첨가된 실리콘 하이드로겔 렌즈의 생체적합성 분석 ... 74
• 2-4-5-1. 세포 독성 검정 ... 74
• 2-4-5-2. 항균성 ... 79
• 제3절 저분자량 실리콘 단량체의 합성 및 이를 함유한 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조 ... 81
• 3-1. 저분자량의 실리콘 단량체 합성 및 실리콘 렌즈의 제조 ... 81
• 3-1-1. TRIS의 합성 ... 81
• 3-1-2. V-TRIS의 합성 ... 81
• 3-1-3. 실리콘 하이드로겔 렌즈의 제조 ... 83
• 3-1-4. 실리콘 하이드로겔 렌즈의 물리화학적 분석 ... 85
• 3-2. 첨가물에 따른 실리콘 렌즈의 특성 분석 ... 92
• 3-2-1. Siloxane 첨가물에 따른 렌즈의 특성 분석 ... 92
• 3-2-2. 가교제에 따른 렌즈의 특성 분석 ... 94
• 3-2-3. 실리콘 단량체의 함량에 따른 렌즈의 접촉각 분석 ... 96
• 3-3. 제조된 실리콘 하이드로겔 렌즈의 단백질 비흡착성 ... 98
• 3-3-1. 콘택트렌즈의 단백질 비흡착성 ... 98
• 3-3-2. 저분자량의 실리콘모노머(TRIM-30)에 당쇄가 첨가된 렌즈의 단백질 비흡착성 ... 110
• 제3장 사업성과 ... 117
• 제1절 기술적 성과 ... 117
• 1-1. 새로운 기능성 실리콘 화합물의 합성 ... 117
• 1-2. 당쇄가 첨가된 렌즈의 제조 방법 개발 ... 117
• 1-3. 구체적 실적 ... 118
• 제2절 경제적 성과 ... 120
• 제3절 기타 성과 ... 121
• 제4장 결론 ... 122
• 제1절 결과물 ... 122
• 1-1. 개발된 단량체 및 당쇄 ... 122
• 1-2. 개발된 당쇄첨가 방법 개발 ... 123
• 1-3. 우수한 물리화학적 성질 ... 124
• 1-4. 우수한 단백질 비흡착성 및 생체적합성 ... 125
• 1-5. 주관기관과 참여기관의 기여도 및 역할 ... 126
• 1-6. 연구인력 활용 ... 127
• 1-7. 장비활용 ... 127
• 1-8. 항목별 달성도 ... 128
• 1-9. 개발된 제품의 평가 ... 129
• 제2절 향후 계획 ... 130
• 2-1. 시제품 제작 및 상품화 계획 ... 130
• 2-2. 새로운 친수성 실리콘 단량체의 합성 ... 132
• 2-3. 새로운 기능성 당쇄의 첨가 ... 133
• 2-4. 약물전달 기능의 콘택트 렌즈의 제조 ... 134
• 부록: 첨부 증빙 자료 ... 135
• 첨부 1. 특허출원서(출원번호: 10-2014-0070282) ... 136
• 첨부 2. 특허출원서(출원번호: 10-2014-0074702) ... 137
• 첨부 3. 특허출원서(출원번호: 10-2013-0018028) ... 138
• 끝페이지 ... 138