초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 혈관 질환 치료에 사용되는 스텐트의 제작과 성능 향상을 목표로 하며, 벌룬의 한계와 스텐트 잔류의 문제를 해결하기 위해 생분해성 자기 반응 형상기억 고분자 나노복합재료를 이용한 스텐트를 개발한다. 이는 혈관 형상에 맞춤형으로 변형되는 스텐트를 제작할 수 있으며, 자기 반응과 생분해성 특성을 활용하여 스텐트의 최적설계를 진행하고 최종적으로 3D프린팅 제작을 통해 실용성을 확보한다. 이는 혈관 질환 치료에 혁신적인 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
혈관 형상이 복

□ 연구개요
본 연구는 혈관 질환 치료에 사용되는 스텐트의 제작과 성능 향상을 목표로 하며, 벌룬의 한계와 스텐트 잔류의 문제를 해결하기 위해 생분해성 자기 반응 형상기억 고분자 나노복합재료를 이용한 스텐트를 개발한다. 이는 혈관 형상에 맞춤형으로 변형되는 스텐트를 제작할 수 있으며, 자기 반응과 생분해성 특성을 활용하여 스텐트의 최적설계를 진행하고 최종적으로 3D프린팅 제작을 통해 실용성을 확보한다. 이는 혈관 질환 치료에 혁신적인 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
혈관 형상이 복잡한 경우에도 적용할 수 있으면서도 사후 잔류하지 않는 스텐트를 개발하기 위해 먼저 적합한 생분해성 특성을 가진 PCL을 모재로 선정하였다. 또한, 벌룬을 필요로 하지 않고 자기반응을 통해 팽창할 수 있는 Fe₃O₄를 선정하였고, 이러한 재료들이 가지는 고유한 특성에 맞게 수행되는지 확인하였다. 먼저 사출을 통해 시편을 제작하여 나노 복합재료가 적절하게 분산되었는지 확인하기 위해 SEM시험을 진행하였다. 결과적으로 PCL과 Fe₃O₄의 분산성을 확보하였다. 또한, 강성 보강을 위해 CNT를 첨가하였고, 이를 확인하기 위해 물성시험을 실시하였다. 그 결과, CNT와 Fe₃O₄를 첨가하면 강성이 보강된다는 결론을 얻었다. 형상기억 시험을 진행하기 앞서 열적특성을 분석하기 위해 DSC시험이 진행되었다. DSC결과를 통해 녹는점에 대한 결과를 도출하였고, 이러한 물성의 특징을 반영하여 벌룬을 필요로 하지 않으면서 혈관을 팽창시킬 수 있는 형상기억 거동을 구현하고자 하였다. 자기장을 통한 형상기억시험이 진행되었고 적합한 형상회복시간과 90% 이상의 형상회복률을 얻었다. 형상기억거동이 완료된 후 3개월의 기간동안 적절한 강성을 가지는지와 스텐트가 혈관에서 잔류하지 않는 것을 알아보기 위해 생분해성 시험이 진행되었다. 3개월동안 강성저하는 크게 발생하지 않았으며, 최소 3개월이 지난 후 생분해의 특성이 구현되는 것을 확인했다. 나노복합소재 특성 분석이 완료된 후 실제 스텐트의 제작을 위해 최적화된 형상을 도출하고자 하였다. ISO 규격을 토대로 유한요소 해석을 진행하였고 이전 스텐트보다 압축, 클림핑, 3점 굽힘에 대한 결과값이 모두 개선된 최적설계 형상을 얻었다. 개선된 최적화 스텐트 모델을 제작하여 실용성을 높이고자 3D프린팅을 이용해 실제 스텐트를 제작하였다. 실제 스텐트 사이즈를 제작하는 것이 어려움이 있어 외주로 제작을 알아보았으나 불가능 하였고 스케일을 크게 하여 제작을 하였다. 이는 사이즈는 실제 스텐트 사이즈가 아니기 때문에 정확한 생분해 효과를 볼 수 없다. 그래서 먼저 스텐트 제작 후에 열화된 물성에서도 적절한 성능을 가지는지 검증하기 위해 3개월의 열화된 물성을 유한요소 모델에 적용하여 적합한 성능을 가지는지 확인하였다. 또한, 실제 제작된 크게 스케일한 스텐트가 형상기억 특성을 구현하는지 알아보기 위해 스텐트 형상기억 시험을 진행하였고 자기장에 반응하여 형상기억이 거동이 구현된 것을 확인하였다. 또한, 스텐트 형상기억 실제시험을 해석에 적용하여 4D프린팅 시뮬레이션 해석기법을 개발하였다. 이를 통해 자기장에 따른 형상기억 거동을 추정할 수 있고 실제 환자에 적합한 스텐트를 제작하여 치료에 도움을 줄 것으로 판단된다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 환자 맞춤형 치료의 실현: 개발된 스텐트는 환자의 혈관 형상에 맞추어 제작될 수 있다. 이를 통해 환자들에게 맞춤형 치료를 제공하여 치료 효과를 극대화할 수 있다.
- 부작용 최소화 및 안전성 향상: 재협착이나 잔류 스텐트로 인한 부작용이 줄어들면서, 환자들의 안전성이 향상된다. 또한, 생체적합 생분해성 재료의 사용으로 인해 스텐트의 체내 잔류가 최소화되어 치료 후 부작용의 가능성이 줄어든다.
- 비용 절감 및 치료 효과 향상: 재협착이나 잔류 스텐트로 인한 추가적인 치료나 재시술이 필요한 비용이 감소할 수 있다. 맞춤형 치료를 통해 치료 효과가 향상되어 환자들의 치료기간이 단축되고 재발률이 감소한다.
- 경쟁력 강화: 최적화된 스텐트 기술을 통해 국내외 의료 산업의 발전과 경쟁력이 강화될 것이다. 또한 형상기억 반응과 생분해성 재료를 결합한 스텐트 기술은 새로운 의료기기 기술의 발전으로 이끌 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 39