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KR102157742B1 - Method for preparing hydrogel for preventing surgical adhesions, hydrogel, film and porous material using the same - Google Patents

Method for preparing hydrogel for preventing surgical adhesions, hydrogel, film and porous material using the same Download PDF

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KR102157742B1
KR102157742B1 KR1020180005596A KR20180005596A KR102157742B1 KR 102157742 B1 KR102157742 B1 KR 102157742B1 KR 1020180005596 A KR1020180005596 A KR 1020180005596A KR 20180005596 A KR20180005596 A KR 20180005596A KR 102157742 B1 KR102157742 B1 KR 102157742B1
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preventing long
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권희정
민병현
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 장기 유착 방지용 수화겔의 제조방법, 이를 이용한 수화겔, 필름 및 다공성 재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동물의 연골 유래 세포외기질 분말 0.5 wt% 내지 10 wt% 및 잔부의 용매를 혼합한혼합물을 마련하는 단계 및 상기 혼합물에 1 내지 50 kGy의 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법, 이러한 방법에 의해서 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔, 건조 단계를 추가로 포함하는 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법, 그 결과 획득되는 장기 유착 방지용 필름 및 장기 유착 방지용 다공성 재료에 관한 것이다. The present invention relates to a method of preparing a hydrogel for preventing long-term adhesion, a hydrogel using the same, a film, and a porous material, and more particularly, a mixture of 0.5 wt% to 10 wt% of an animal cartilage-derived extracellular matrix powder and the remainder of the solvent A method of preparing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion, comprising the step of preparing a radiation and irradiating a radiation of 1 to 50 kGy to the mixture, an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared by this method, and a drying step. It relates to a method of manufacturing a dry hydrogel for preventing long-term adhesion, a film for preventing long-term adhesion obtained as a result, and a porous material for preventing long-term adhesion.

Figure R1020180005596
Figure R1020180005596

Description

장기 유착 방지용 수화겔의 제조방법, 이를 이용한 수화겔, 필름 및 다공성 재료{METHOD FOR PREPARING HYDROGEL FOR PREVENTING SURGICAL ADHESIONS, HYDROGEL, FILM AND POROUS MATERIAL USING THE SAME}Manufacturing method of hydrogel for preventing long-term adhesion, hydrogel, film, and porous material using the same.

장기 유착 방지용 수화겔의 제조방법, 이를 이용한 수화겔, 필름 및 다공성 재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동물의 연골 유래 세포외기질을 주 재료로 사용하며, 그 외에 가교 및 물성 조절을 위한 어떠한 추가의 재료를 포함하지 않으면서도 이온화 에너지를 이용하여 적절한 물성을 가지는 안전하고 효율적인 장기 유착 방지용 수화겔 조성물과, 이를 이용한 필름 및 다공성 재료에 관한 것이다. It relates to a method of manufacturing a hydrogel for preventing long-term adhesion, a hydrogel, a film, and a porous material using the same.More specifically, an extracellular matrix derived from animal cartilage is used as the main material, and any additional material for crosslinking and controlling physical properties. It does not include a safe and efficient long-term adhesion prevention hydrogel composition having appropriate physical properties using ionization energy, and a film and a porous material using the same.

연골(cartilage)은 다른 결합 조직과 같이 결합조직세포와 세포외기질로 구성되어 있지만, 고유결합조직과는 달리 단단하면서도 어느 정도 유연성이 있는 기질을 함유한 특수한 결합조직이다. 연골의 결합조직세포는 대부분 연골세포(cartilage cell or chondrocyte) 한 가지로 구성되어 있으며 이들은 연골기질 안의 빈 공간인 연골소강(lacuna)에 위치해 있다. 세포외기질은 림프관, 무혈관 및 무신경 조직으로서, 섬유(fibers)와 무형질(ground substance)로 나누어지며 다른 조직의 세포외기질에 비해 조직 특이적으로 성분의 차별성이 있다. 섬유 성분은 대부분 II형 아교질(type II collagen, II형 콜라젠)로 구성되어 있으나, 일부 연골에는 탄력섬유(elastic fiber)가 풍부하게 있으며, 무형질은 주로 황산화글라이코스아미노글라이칸(sulfated glycosaminoglycan)으로 구성되어 있는 단백당(proteoglycan)이 주성분을 이루고 있다. 연골 기질에서는 많은 수의 단백당 분자가 글라이코스아미노글라이칸의 하나인 하이알루론산(hyaluronic acid)에 연결단백질(link protein)에 의해 연결되어 거대분자(macromolecule)를 이룬다. 이 거대분자는 아교섬유(collagen fiber)와도 결합되어 있다. 단백당 분자는 무형질의 당단백질(glycoprotein)인 콘드로넥틴(chondronectin)에 의해 아교섬유에 부착되어 있다. Cartilage, like other connective tissues, is composed of connective tissue cells and extracellular matrix, but unlike intrinsic connective tissues, cartilage is a special connective tissue that contains a hard and flexible matrix. The connective tissue cells of cartilage are mostly composed of one type of cartilage cell or chondrocyte, and they are located in the cartilage lacuna, an empty space in the cartilage matrix. The extracellular matrix is a lymphatic, avascular, and innervous tissue, which is divided into fibers and ground substances, and has tissue-specific differences compared to the extracellular matrix of other tissues. The fiber component is mostly composed of type II collagen (type II collagen), but some cartilage is rich in elastic fibers, and the intangible material is mainly sulfated glycosaminoglycan. Constituent protein sugar (proteoglycan) is the main component. In the cartilage matrix, a large number of protein sugar molecules are linked to hyaluronic acid, one of the glycosaminoglycans, by a link protein to form a macromolecule. This macromolecule is also bound to a collagen fiber. Protein sugar molecules are attached to the glial fibers by chondronectin, an intangible glycoprotein.

일반적으로 연골유래 세포외기질의 물성을 향상시키기 위해서 화학가교제인 글루타르알데히드(glutaraldehyde)를 사용하게 되는데 글루타르알데히드는 세척 후 제거해야 하는 불편함과 잔류에 따른 세포 독성 및 염증을 발생하는 문제점이 있다. In general, glutaraldehyde, a chemical crosslinking agent, is used to improve the physical properties of the cartilage-derived extracellular matrix, but glutaraldehyde has a problem in that it is inconvenient to remove after washing and that it causes cytotoxicity and inflammation due to residuals. .

한편, 한국공개특허 제10-2017-0110882호는 장기 유착 방지용 수화겔 및 이를 이용한 수화겔 필름 개시하고 있으며, 동물의 연골 유래 세포외기질 성분이 장기 유착 방지 역할을 수행하는 주성분이나, 이러한 성분만으로는 방사선 조사에 의한 겔화가 이루어지지 않으므로, 장기유착방지용으로 사용하기에 물성이 부적합하고, 용매를 제외한 주성분으로 오히려 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose, CMC)를 다량 포함하며, 그 결과 방사선 조사 시 필름 형태의 결과물만이 획득된다. On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2017-0110882 discloses a hydrogel for preventing organ adhesion and a hydrogel film using the same, and the extracellular matrix component derived from animal cartilage is the main component that plays a role in preventing organ adhesion, but only these components are irradiated with radiation. Since gelation is not performed by the gel, the physical properties are not suitable for use to prevent long-term adhesion, and rather contains a large amount of sodium carboxymethylcellulose (CMC) as the main component excluding the solvent, and as a result, the result of film form when irradiated with radiation. Only is obtained.

또한, 한국공개 제 10-2017-0114692호는 장기 유착 방지용 조성물 및 이를 이용한 주입형 수화겔에 관한 것으로, 역시 겔화를 위해 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose, CMC)를 다량 포함하며, 주입형 수화겔의 제조를 위해 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 추가의 성분으로 포함하여 물성을 조절하는 기술을 개시하고 있다. In addition, Korea Laid-Open Publication No. 10-2017-0114692 relates to a composition for preventing long-term adhesion and an injection-type hydrogel using the same, and also contains a large amount of sodium carboxymethylcellulose (CMC) for gelation, and manufacture of an injection-type hydrogel. For this, a technology for controlling physical properties by including polyethylene glycol (PEG) as an additional component is disclosed.

그러나, 상술한 종래 기술의 경우 유착방지 기능을 하는 동물의 연골 유래 세포외기질 성분보다 물성 조절을 위한 성분이 다량 포함되고 있으므로, 동물의 연골 유래 세포외기질 성분이 주성분이면서도 수화겔의 물성이 조절되는 기술이 제공되는 경우에는 관련 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다. However, in the case of the above-described prior art, since a large amount of components for controlling physical properties are included than the components for controlling physical properties than the components of the cartilage-derived extracellular matrix of animals that function to prevent adhesion, the extracellular matrix components derived from the cartilage of the animals are the main component, but the physical properties of the hydrogel are controlled. If technology is provided, it is expected to be widely applied in related fields.

이에 본 발명의 한 측면은, 동물의 연골 유래 세포외기질을 주성분으로 포함하며, 물성이 조절되는 장기 유착 방지용 수화겔 조성물을 제공하는 것이다. Accordingly, one aspect of the present invention is to provide a hydrogel composition for preventing long-term adhesion, comprising an animal cartilage-derived extracellular matrix as a main component, and controlling physical properties.

본 발명의 다른 측면은 상기와 같이 동물의 연골 유래 세포외기질을 주성분으로 포함하며, 물성이 조절되는 장기 유착 방지용 수화겔 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method of preparing a hydrogel composition for preventing long-term adhesion, comprising an animal cartilage-derived extracellular matrix as a main component as described above, and controlling physical properties.

본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 수화겔을 이용하는 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법을 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a dry hydrogel for preventing long-term adhesion using the hydrogel of the present invention.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 장기 유착 방지용 수화겔 조성물을 이용하여 제조된 장기 유착 방지용 필름을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a film for preventing long-term adhesion prepared using the hydrogel composition for preventing long-term adhesion.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 장기 유착 방지용 수화겔 조성물을 이용하여 제조된 장기 유착 방지용 다공성 재료를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a porous material for preventing long-term adhesion prepared by using the hydrogel composition for preventing long-term adhesion.

이에 본 발명의 일 견지에 의하면, 동물의 연골 유래 세포외기질 분말 0.5 wt% 내지 10 wt% 및 잔부의 용매를 혼합한 혼합물을 마련하는 단계; 및 상기 혼합물에 1 내지 50 kGy의 방사선을 조사하는 단계를 포함하는, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법이 제공된다. Accordingly, according to one aspect of the present invention, preparing a mixture of 0.5 wt% to 10 wt% of animal cartilage-derived extracellular matrix powder and the remainder of the solvent; And there is provided a method for producing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion, comprising the step of irradiating the mixture with radiation of 1 to 50 kGy.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 본 발명의 방법에 의해 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared by the method of the present invention.

본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 상기 본 발명의 수화겔을 마련하는 단계; 및 상기 수화겔을 건조하는 단계 포함하는, 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, the step of preparing the hydrogel of the present invention; And there is provided a method of manufacturing a dry hydrogel for preventing long-term adhesion, comprising the step of drying the hydrogel.

본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 상기 본 발명에 의해 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔을 5 내지 35℃ 온도에서 자연 건조하여 획득되는 장기 유착 방지용 필름이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a film for preventing long-term adhesion obtained by naturally drying the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared by the present invention at a temperature of 5 to 35°C.

본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 상기 본 발명에 의해 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔을 동결 건조하여 획득되는 장기 유착 방지용 다공성 재료가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a porous material for preventing long-term adhesion obtained by freeze-drying the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared by the present invention.

본 발명에 의하면, 유착방지 기능을 하는 동물의 연골 유래 세포외기질 성분을 주성분으로 포함하며, 물리적 및 화학적 가교를 수반하도록 하여 수화겔의 물성이 조절되는 기술이 제공되어 체적합성이 향상된 수화겔을 제조할 수 있다. According to the present invention, a technique for controlling the physical properties of the hydrogel by including the cartilage-derived extracellular matrix component of an animal that has an anti-adhesion function as a main component, and involves physical and chemical crosslinking, is provided to prepare a hydrogel with improved volume compatibility. I can.

도 1은 방사선 조사 연골유래 세포외기질 수화겔 제조 공정도를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 방사선 가교된 주입형 연골유래 세포외기질 수화겔의 사진이다.
도 3은 방사선 가교된 막형 연골유래 세포외기질 수화겔의 방사선 조사 선량 및 연골유래 세포외기질 농도에 따른 변화를 나타낸 사진이다.
도 4는 방사선 가교된 막형 연골유래 세포외기질 수화겔의 방사선 조사 선량에 따른 지름의 변화를 나타낸 사진이다.
도 5(a)는 방사선 조사 시 연골유래 세포외기질 농도에 따른 겔화율을 나타낸 그래프이며, 도 5(b)는 방사선 조사 시 연골유래 세포외기질 농도에 따른 겔강도를 나타낸 그래프이다.
도 6(a)는 방사선 조사 시 연골유래 세포외기질 용매에 따른 겔화율을 나타낸 그래프이고, 도 6(b)는 방사선 조사 시 용매(PBS) 농도에 따른 연골유래 세포외기질의 겔화율을 나타낸 그래프이며, 도 6(c)는 방사선 조사 시 용매(SBF) 농도에 따른 연골유래 세포외기질의 겔화율을 나타낸 그래프이다.
도 7(a)는 방사선 조사 시 용매 종류에 따른 연골유래 세포외기질의 겔 강도를 나타낸 그래프이고, 도 7(b)는 방사선 조사 시 용매(PBS) 농도에 따른 연골유래 세포외기질의 겔강도를 나타낸 그래프이며, 도 7(c)는 방사선 조사 시 용매(SBF) 농도에 따른 연골유래 세포외기질의 겔강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 동결건조된 CAM 수화겔 내부의 형태학적 구조를 나타낸 사진이다.
도 9는 상온 건조된 CAM 수화겔을 나타낸 사진이다.
도 10은 쥐 피하 내 방사선 가교된 연골유래 세포외기질 수화겔 이식 실험 과정을 나타낸 사진이다.
도 11은 쥐 피하 조직 내 7일간 이식된 연골유래 세포외기질 수화겔의 H&E 및 S-O 염색 조직 관찰 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 쥐 피하 조직 내 28일간 이식된 연골유래 세포외기질 수화겔의 H&E 및 S-O 염색 조직 찰 결과를 나타낸 것이다.
1 schematically shows a process chart of manufacturing an irradiated cartilage-derived extracellular matrix hydrogel.
2 is a photograph of a radiation-crosslinked injection-type cartilage-derived extracellular matrix hydrogel.
3 is a photograph showing the change in radiation-crosslinked membrane-type cartilage-derived extracellular matrix hydrogel according to the radiation dose and the concentration of cartilage-derived extracellular matrix.
Figure 4 is a photograph showing the change in diameter according to the radiation dose of the radiation-crosslinked membrane-type cartilage-derived extracellular matrix hydrogel.
5(a) is a graph showing the gelation rate according to the concentration of cartilage-derived extracellular matrix upon irradiation, and FIG. 5(b) is a graph showing the gel strength according to the concentration of cartilage-derived extracellular matrix upon irradiation.
Figure 6 (a) is a graph showing the gelation rate according to the cartilage-derived extracellular matrix solvent during irradiation, and Figure 6 (b) is a graph showing the gelation rate of cartilage-derived extracellular matrix according to the solvent (PBS) concentration during irradiation 6(c) is a graph showing the gelation rate of cartilage-derived extracellular matrix according to the concentration of the solvent (SBF) upon irradiation.
7(a) is a graph showing the gel intensity of cartilage-derived extracellular matrix according to the type of solvent during irradiation, and FIG. 7(b) is a graph showing the gel intensity of cartilage-derived extracellular matrix according to the solvent (PBS) concentration during irradiation. It is a graph, and FIG. 7(c) is a graph showing the gel strength of cartilage-derived extracellular matrix according to the concentration of the solvent (SBF) upon irradiation with radiation.
8 is a photograph showing the morphological structure inside the lyophilized CAM hydrogel.
9 is a photograph showing a room temperature dried CAM hydrogel.
FIG. 10 is a photograph showing the procedure of a radio-crosslinked cartilage-derived extracellular matrix hydrogel implantation experiment in a mouse subcutaneous.
11 shows the results of observation of H&E and SO stained tissues of a cartilage-derived extracellular matrix hydrogel implanted for 7 days in a mouse subcutaneous tissue.
FIG. 12 shows the results of H&E and SO staining of a cartilage-derived extracellular matrix hydrogel implanted for 28 days in a mouse subcutaneous tissue.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명에 의하면, 수화겔의 겔화 및 물성 조절을 위해 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose, CMC), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 등의 추가의 성분이 요구되지 않으며, 동물의 연골 유래 세포외기질 성분이 주성분이면서도 수화겔의 물성이 다양하게 조절되는 수화겔의 제조 방법이 제공된다. According to the present invention, additional components such as sodium carboxymethylcellulose (CMC) and polyethylene glycol (PEG) are not required to control the gelation and physical properties of the hydrogel, and the extracellular matrix component derived from animal cartilage is the main component. There is provided a method of manufacturing a hydrogel in which physical properties of the hydrogel are variously controlled.

보다 상세하게, 본 발명의 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법은 동물의 연골 유래 세포외기질(CAM, cartilage-derived extracellular matrix) 분말 0.5 wt% 내지 10 wt% 및 잔부의 용매를 혼합한 혼합물을 마련하는 단계; 및 상기 혼합물에 1 내지 50 kGy의 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 것이다. In more detail, the method of manufacturing the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion of the present invention comprises a mixture of 0.5 wt% to 10 wt% of cartilage-derived extracellular matrix (CAM) powder and the remainder of the solvent. Preparing; And irradiating the mixture with radiation of 1 to 50 kGy.

본 발명의 수화겔의 제조 방법에 의하면, 용매와 방사선 선량에 의해 유착 방지용 주입형 수화겔의 겔화 및 이에 따른 분해 정도를 조절할 수 있다. According to the manufacturing method of the hydrogel of the present invention, the gelation of the injection-type hydrogel for preventing adhesion and the degree of decomposition thereof can be controlled by the solvent and the radiation dose.

상기 혼합물을 마련하는 단계에 있어서, 혼합물은 동물의 연골 유래 세포외기질 분말 0.5 wt% 내지 10 wt% 및 잔부의 용매를 혼합한 혼합물인 것이며, 바람직하게는 연골 유래 세포외기질 분말을 2 wt% 내지 10 wt% 포함하는 것이다. In the step of preparing the mixture, the mixture is a mixture of 0.5 wt% to 10 wt% of animal cartilage-derived extracellular matrix powder and the remainder of the solvent, preferably 2 wt% of cartilage-derived extracellular matrix powder To 10 wt%.

수화겔의 가교반응은 물 분자의 방사분해(radiolysis)로 생성되는 2차 자유 라디칼인 H 또는 OH 라디칼이 CAM의 분자 사슬에 라디칼을 형성하게 되어 물을 함유하는 3차원적인 그물망 구조를 갖는 겔화가 이루어지는 것이므로, 상기 연골 유래 세포외기질 분말이 0.5 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 유착 방지용 주입형 수화겔의 겔화가 불충분한 경향이 있으며, 10 wt%를 초과하는 경우에는 동물의 연골 유래 세포외기질의 점도가 증가하고 100% 용해되지 않아 불균일한 용액이 만들어지는 문제가 있다.In the crosslinking reaction of hydrogels, H or OH radicals, which are secondary free radicals generated by radiolysis of water molecules, form radicals in the molecular chain of CAM, resulting in gelation with a three-dimensional network structure containing water. Therefore, when the cartilage-derived extracellular matrix powder is contained in an amount of less than 0.5 wt%, the gelation of the injection-type hydrogel for preventing adhesion tends to be insufficient, and when it exceeds 10 wt%, the viscosity of the animal cartilage-derived extracellular matrix is There is a problem that it increases and does not dissolve 100%, resulting in a non-uniform solution.

한편, 본 발명에 사용될 수 있는 상기 용매는 물 또는 Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3 -, HPO4 2-, HPO4 2+ 및 SO4 2-로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 이온 또는 염을 포함하는 수용액인 것이 바람직하며, 다만 이에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, the solvent which can be used in the present invention is water or a Na +, K +, Mg 2+ , Ca 2+, Cl - consisting, HPO 4 2-, HPO 4 2+ and SO 4 2- -, HCO 3 It is preferably an aqueous solution containing at least one ion or salt selected from the group, but is not limited thereto.

상기 이온 또는 염을 포함하는 수용액은, 예를 들어, 142.0 mM Na+, 5.0 mM K+, 1.5 mM Mg2+, 2.5 mM Ca2+, 148.8 mM Cl-, 4.2 mM HCO3 -, 1.0 mM HPO42- 및 0.5 mM SO4 2-를 포함하는 유사생체용액(simulated body fluid, SBF), 인산완충생리식염수(PSB) 또는 이들의 조합일 수 있다. Aqueous solution containing the ions or salts, for example, 142.0 mM Na +, 5.0 mM K +, 1.5 mM Mg 2+, 2.5 mM Ca 2+, 148.8 mM Cl -, 4.2 mM HCO 3 -, 1.0 mM HPO4 It may be a simulated body fluid (SBF) containing 2- and 0.5 mM SO 4 2- , phosphate buffered saline (PSB), or a combination thereof.

나아가, 상기 용매는 pH 7.40±0.04인 것이 바람직하며, pH 가 이보다 낮은 경우에는 CAM 성분들이 산성에서 단백질이 변형이 되는 문제가 있으며, 높은 경우에는 동물의 연골 유래 세포외기질 성분들이 염기성에서 분자량이 감소되는 문제가 있다. Further, the solvent is preferably a pH of 7.40±0.04, and if the pH is lower than this, there is a problem that the protein is transformed in the acidity of the CAM components, and in the case of high, the extracellular matrix components derived from animal cartilage have a basic molecular weight. There is a diminishing problem.

본 발명의 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법은 동물의 연골 유래 세포외기질 분말 및 잔부의 용매를 혼합한 혼합물을 마련한 후 후속적으로 상기 혼합물에 1 내지 50 kGy의 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 것으로, 예를 들어 상기 방사선을 조사하는 단계는 25 내지 50 kGy의 선량으로 수행될 수 있다. The manufacturing method of the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion of the present invention includes preparing a mixture of an animal cartilage-derived extracellular matrix powder and the remainder of the solvent, and subsequently irradiating the mixture with 1 to 50 kGy of radiation. For example, the irradiation of the radiation may be performed at a dose of 25 to 50 kGy.

상기 방사선을 조사하는 단계를 수행함에 있어서 선량이 1 kGy 미만인 경우에는 수화겔의 겔화가 불충분한 경향이 있으며, 50 kGy 를 초과하는 경우에는 동물의 연골 유래 세포외기질의 단백질이 산화반응을 통해 단백질이 변형이 되고 콜라겐의 분자량이 감소가 되는 문제가 있다.In performing the step of irradiating the radiation, if the dose is less than 1 kGy, gelation of the hydrogel tends to be insufficient, and if it exceeds 50 kGy, the protein in the extracellular matrix derived from cartilage of the animal is modified through an oxidation reaction. There is a problem that the molecular weight of collagen is reduced.

이때, 상기 방사선을 조사하는 단계는 감마선, 전자선, 자외선 및 X선으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 방사선에 의해 수행되는 것으로, 바람직하게는 감마선에 의해 수행되는 것이다. 또한, 상기 감마선은 코발트(Co)-60, 크립톤(Kr)-85, 스트론튬(Sr)-90, 및 세슘(Cs)-137으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 방사성 동위원소로부터 방출될 수 있으며, 바람직하게는 상기 감마선은 코발트(Co)-60일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the step of irradiating the radiation is performed by radiation selected from the group consisting of gamma rays, electron rays, ultraviolet rays, and X-rays, and is preferably performed by gamma rays. In addition, the gamma ray may be emitted from any one radioactive isotope selected from the group consisting of cobalt (Co)-60, krypton (Kr)-85, strontium (Sr)-90, and cesium (Cs)-137, Preferably, the gamma ray may be cobalt (Co)-60, but is not limited thereto.

연골의 세포외기질에는 다른 조직의 세포외기질에 비해 조직 특이적으로 세포의 부착을 방지하는 루브리신, 비글리칸, 디코린, 피브로모듈린 등이 존재하고 있어서 장기와 장기 사이의 유착방지 효과를 향상시킬 수 있다. 한편, 본 발명에 사용될 수 있는 동물의 연골 유래 세포외기질 막의 재료는 바람직하게는 인간을 제외한 동물로부터 획득할 수 있고, 예를 들어 돼지, 말, 소 등의 동물로부터 획득될 수 있는 것이나, 특히 제한되는 것은 아니며, 돼지 연골 유래 세포외기질 막인 것이 보다 바람직하다.In the extracellular matrix of cartilage, there are lubrisine, biglycan, dicolin, fibromodulin, etc. that prevent cell adhesion specific to the tissue compared to the extracellular matrix of other tissues, preventing adhesion between organs and organs. The effect can be improved. On the other hand, the material for the extracellular matrix membrane derived from cartilage of an animal that can be used in the present invention can be obtained from animals other than humans, and for example, can be obtained from animals such as pigs, horses, cows, etc. It is not limited, it is more preferable that it is a porcine cartilage-derived extracellular matrix membrane.

본 발명에 의하면, 상술한 바와 같은 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법에 의해 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔이 제공된다. According to the present invention, there is provided an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion, manufactured by the method of manufacturing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion as described above.

본 발명의 수화겔은 방사선 이온화 에너지를 이용하여 다양한 용매에서 생체유래 세포외기질 분자 사슬의 이온화를 정도를 조절함으로써 물리화학적으로 가교되어 적절한 물성과 생분해성을 갖는 생체적합성이 우수한 장기 유착 방지용 재료이다. The hydrogel of the present invention is physicochemically crosslinked by controlling the degree of ionization of the molecular chains of the bio-derived extracellular matrix in various solvents using radiation ionization energy, and is a material for preventing long-term adhesion with excellent biocompatibility having appropriate physical properties and biodegradability.

나아가, 상술한 바와 같은 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법에 후속적으로 상기 수화겔을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법이 제공된다. Further, there is provided a method of manufacturing a dry hydrogel for preventing long-term adhesion, further comprising a step of drying the hydrogel subsequent to the method for producing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion as described above.

상기 본 발명의 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법에 의하면, 건조 상태의 필름, 다공성 재료 등 다양한 형태의 의료용 생체 재료를 획득할 수 있다. According to the method of manufacturing a dry hydrogel for preventing long-term adhesion of the present invention, various types of medical biomaterials such as a dry film and a porous material can be obtained.

상기 수화겔을 건조하는 단계는 동결 건조 또는 5 내지 35℃ 온도에서의 자연 건조에 의해 수행될 수 있다. Drying the hydrogel may be performed by freeze drying or natural drying at a temperature of 5 to 35°C.

보다 상세하게, 본 발명에 의하면, 본 발명의 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법에 의해서 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔을 5 내지 25 ℃ 온도에서 자연 건조하여 획득되는 장기 유착 방지용 필름이 제공될 수 있다. In more detail, according to the present invention, a film for preventing long-term adhesion obtained by naturally drying the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared by the method of manufacturing the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion of the present invention at a temperature of 5 to 25°C is provided. I can.

상기와 같은 유착방지용 주입형 수화겔은 예를 들어 성대결절 시 성대의 울림판 고정 등의 용도에 적합하게 사용될 수 있다. The injection-type hydrogel for preventing adhesion as described above may be suitably used, for example, for fixing the vocal cord's ringing plate during vocal cord nodules.

본 발명에 의하면, 본 발명의 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법에 의해서 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔을 동결 건조하여 획득되는 장기 유착 방지용 다공성 재료가 제공될 수 있다. According to the present invention, there can be provided a porous material for preventing long-term adhesion obtained by freeze-drying an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion, which is produced by the method of manufacturing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion of the present invention.

상기와 같은 다공성 재료는 스펀지 형태와 유사한 형태를 갖는 것으로, 예를 들어 조직공학용 세포 지지체, 치과용 차폐막, 인공피부, 유착방지제, 안과용 각막 및 결막 치료용 재료, 각막치료제, 연골손상 치료제의 기본재료, 연골손상 치료용 골수자극술 보조재료(수술 부위 덮개), 성대 보형용 삽입젤, 척추수핵 보충, 치료용 삽입젤의 기본재료 등의 용도에 적합하게 사용될 수 있다. The porous material as described above has a shape similar to that of a sponge, for example, a cell support for tissue engineering, a dental shield, artificial skin, an anti-adhesion agent, an ophthalmic cornea and conjunctiva treatment material, a cornea treatment agent, a basic treatment for cartilage damage. Materials, bone marrow stimulation auxiliary materials for cartilage damage treatment (surgical area cover), insertion gel for vocal cord prosthesis, replenishment of spinal nucleus, and basic materials for therapeutic insertion gels, etc. can be suitably used.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 유착방지 기능을 하는 동물의 연골 유래 세포외기질 성분을 주성분으로 포함하며, 물리적 및 화학적 가교를 수반하도록 하여 수화겔의 물성이 조절되는 기술이 제공되어 체적합성이 향상된 수화겔, 이를 기초로 하는 다양한 형태의 생체 재료를 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, there is provided a technique for controlling the physical properties of the hydrogel by including an animal cartilage-derived extracellular matrix component as a main component, and physical and chemical crosslinking, thereby improving the volumetric compatibility. , It is possible to manufacture various types of biomaterials based on this.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are only examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

본 발명은 방사선 이온화 에너지를 이용하여 생체 유래 세포외기질인 동물 연골의 탈세포된 세포외기질을 다양한 용매(증류수(H2O), PBS, SBF)로 녹인 후 수용액을 방사선 이온화 에너지 조사선량에 따라 가교도를 조절하여 겔화율과 겔강도의 조절 가능한 연골유래 세포외기질 수화겔의 제조에 관한 것이며, 방사선 조사 과정에서 밀봉된 상태에서도 멸균 효과를 줄 수 있어서 2차적인 멸균작업을 따로 하지 않아도 되므로 효율적이고 안전한 세포치료제 혹은 약물전달 및 조직공학용 지지체 제작이 가능하다. 본 발명에 따른 장기 유착 방지용 수화겔 조성물의 제조 과정을 하기에서 보다 상세하게 살펴본다. The present invention uses radiation ionization energy to dissolve the decellularized extracellular matrix of animal cartilage, which is a living body-derived extracellular matrix, with various solvents (distilled water (H 2 O), PBS, SBF), and then dissolve the aqueous solution to the radiation ionization energy irradiation dose. It relates to the manufacture of a cartilage-derived extracellular matrix hydration gel that can control the gelation rate and gel strength by adjusting the degree of crosslinking accordingly, and it is effective because it can give a sterilization effect even in the sealed state during the irradiation process. It is possible to manufacture a safe cell therapy or a support for drug delivery and tissue engineering. The manufacturing process of the hydrogel composition for preventing long-term adhesion according to the present invention will be described in more detail below.

1. 연골 유래 1. From cartilage 세포외기질Extracellular matrix 분말의 제조 Preparation of powder

돼지로부터 연골 유래 세포외기질 파우더를 제작하기 위해 EN 12442의 "Animal tissues and their derivatives utilized in the manufacture of medical devices, part 1; Analysis and management of risk, part 2; controls on sourcing, collection and handling"을 참조하여 기준에 부합하는 시설의 돼지 무릎 연골을 구입하여 사용하였다.In order to manufacture cartilage-derived extracellular matrix powder from pigs, EN 12442, "Animal tissues and their derivatives utilized in the manufacture of medical devices, part 1; Analysis and management of risk, part 2; controls on sourcing, collection and handling" For reference, a pig knee cartilage in a facility meeting the standards was purchased and used.

돼지 연골에서 연골을 잘라내어 연골 조각 (약 20 X 30 mm)을 만들고 여기에 생리식염수를 이용하여 10분간 3회 세척하여 -80℃에 냉동시킨 뒤 3일간 동결건조 시켰다. 건조된 연골 조각을 동결분쇄기(JAI, JFC-300, JAPAN)를 사용하여 약 10 ㎛ 사이즈로 동결 분쇄하여 -80℃에 보관하였다.The cartilage was cut out from the pig cartilage to make a cartilage piece (about 20 X 30 mm), washed three times for 10 minutes using physiological saline, and then frozen at -80°C and freeze-dried for 3 days. The dried cartilage pieces were freeze-crushed to a size of about 10 μm using a freeze crusher (JAI, JFC-300, JAPAN) and stored at -80°C.

돼지연골분말에 존재하는 세포 및 유전물질을 제거하고, 순수한 세포외기질 성분만을 얻기 위해 다음과 같이 탈세포화 과정을 수행하였다.Cells and genetic materials present in the porcine cartilage powder were removed, and decellularization was performed as follows to obtain only pure extracellular matrix components.

이를 위해 상기에서 제조한 돼지연골분말을 10g 당 저장액 (Hypotonic buffer) 500 ml을 처리하여 200 rpm으로 4℃에서 4시간 동안 교반하였다. 연골분말을 침전시켜 분리시키기 위해서 원심분리기(US-21SMT, Vision, Korea)를 사용하여 10,000 rpm에서 30분간 처리하였다. 상층액을 제거한 뒤 연골분말을 0.1% SDS (Sodium dodecyl sulfate, Bio-rad, USA) 용액에 첨가하여 200 rpm으로 4에서 2시간 동안 교반하였다. SDS 처리가 끝난 뒤 연골분말은 3차 증류수를 이용하여 5회 반복하여 세척하였고 세척수의 교환은 전술한 바와 같은 원심분리조건으로 진행하였다. 다음으로, 500 U/ml의 DNase (Sigma, USA) 200 ml을 처리하여 200 rpm으로 37℃ 배양기에서 12시간 동안 교반하였다. Dnase 처리 후 전술한 바와 같이 3차 증류수를 이용하여 5회 세척하였다. 탈세포화된 연골분말은 -80℃ 초저온 냉동장치에서 냉각한 후 3일간 동결건조하였다. 건조된 연골분말은 전술한 바와 같은 방법으로 파쇄하여 최종적으로 약 10 ㎛ 사이즈의 연골분말 파우더를 수득하고 필요 시까지 -80℃에서 보관하였다.To this end, the pork cartilage powder prepared above was treated with 500 ml of a stock solution (Hypotonic buffer) per 10 g, and stirred at 200 rpm at 4° C. for 4 hours. In order to precipitate and separate the cartilage powder, it was treated for 30 minutes at 10,000 rpm using a centrifuge (US-21SMT, Vision, Korea). After removing the supernatant, the cartilage powder was added to a 0.1% SDS (Sodium dodecyl sulfate, Bio-rad, USA) solution, followed by stirring at 200 rpm for 2 hours. After the SDS treatment was completed, the cartilage powder was repeatedly washed 5 times with 3rd distilled water, and the exchange of the washing water was performed under the above-described centrifugation conditions. Next, 200 ml of 500 U/ml DNase (Sigma, USA) was treated and stirred at 200 rpm in a 37° C. incubator for 12 hours. After dnase treatment, it was washed 5 times with 3rd distilled water as described above. The decellularized cartilage powder was cooled in a -80°C cryogenic freezer and freeze-dried for 3 days. The dried cartilage powder was crushed in the same manner as described above to finally obtain a cartilage powder powder having a size of about 10 μm and stored at -80°C until necessary.

탈세포화된 연골분말 4 g 당 100 ml의 염산수용액에 펩신(Pepsin; sigma, USA)을 처리하여 200 rpm으로 4℃에서 24시간 교반하였다. 펩신(pepsin) 처리 후, NaOH 용액을 이용하여 pH 7.4로 중화시켰다. 수용화된 연골분말은 투석막 (MWCO 1000, Spectrolab, USA)에 넣은 뒤 3차 증류수에 200 rpm으로 4℃에서 24시간 동안 교반하였다. 그 후 수용화된 연골분말을 용기에 담아 -80℃ 초저온 냉동장치에서 냉각시킨 후 3일간 동결건조하였다. 수용화 처리된 연골분말은 전술한 바와 같은 방법으로 약 10㎛ 사이즈를 갖는 파우더로 분쇄하여 최종적으로 -80℃ 냉동장치에 필요시까지 보관하였다. 이렇게 획득된 연골 유래 세포외기질 분말은 수용성이다.Pepsin (Sigma, USA) was treated in 100 ml of hydrochloric acid aqueous solution per 4 g of decellularized cartilage powder, followed by stirring at 200 rpm at 4°C for 24 hours. After treatment with pepsin, it was neutralized to pH 7.4 with NaOH solution. The soluble cartilage powder was put into a dialysis membrane (MWCO 1000, Spectrolab, USA) and then stirred in 3rd distilled water at 200 rpm at 4°C for 24 hours. After that, the hydrated cartilage powder was put in a container, cooled in a -80°C cryogenic freezer, and freeze-dried for 3 days. The water-soluble cartilage powder was pulverized into a powder having a size of about 10 μm in the same manner as described above, and finally stored in a -80° C. freezing device until necessary. The cartilage-derived extracellular matrix powder thus obtained is water-soluble.

2. 용매의 제조2. Preparation of solvent

(1) 인산완충용액(Phosphate Buffered Saline) 수용액 제조(1) Phosphate Buffered Saline aqueous solution preparation

PBS 완충액 제조는 3차 증류수 800 ml에 0.8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g KH2PO4를 상온에서 녹인 후 0.1 M HCl를 이용하여 pH 7.4 로 고정한 후에 3차 증류수를 추가하여 1L PBS 수용액을 제조하였으며, 이를 "1X PBS"완충액이라 지칭한다. The PBS buffer was prepared by dissolving 0.8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.44 g Na 2 HPO 4 and 0.24 g KH 2 PO 4 in 800 ml of tertiary distilled water at room temperature, and then fixing the pH to 7.4 with 0.1 M HCl. 1L PBS aqueous solution was prepared by adding, and this is referred to as "1X PBS" buffer.

나아가, "3X PBS" 및 "5X PBS"를 추가로 제조하였으며, 이들은 각각 "1X PBS"완충액 중 PBS의 농도를 3배 및 5배로 농축한 것이다.Further, "3X PBS" and "5X PBS" were additionally prepared, and these were concentrated to 3 times and 5 times the concentration of PBS in the "1X PBS" buffer, respectively.

(2) 유사체액(Simulated Body Fluid) 수용액 제조(2) Preparation of an aqueous solution of simulated body fluid

SBF 완충액 제조는 3차 증류수에 142.0 Na+, 5.0K+, 1.5 Mg2+, 2.5 Ca2+, 148.8 Cl-, 4.2 HCO3 -, 1.0 HPO4 2-, 0.5 SO4 2-의 이온 농도 (mM)를 갖는 SBF (36.5 oC) 농도로 NaCl, NaHCO3, KCl, K2HPO·3H2O, MgCl2·6H2O, CaCl2, Na2SO4 시약을 증류수에 용해 시킨 후, 최종적으로 tris-hydroxymethyl aminomethane (TRIS)와 0.1M HCl을 이용하여 36.5 ℃에서 pH=7.4를 갖는 SBF 용액을 제조하였으며, 이를 "1X SBF"완충액이라 지칭한다. SBF was prepared buffer 142.0 Na +, 5.0K +, 1.5 Mg 2+, 2.5 Ca 2+, 148.8 Cl in the distilled water-ion concentration, 1.0 HPO 4 2-, 0.5 SO 4 2- (-, 4.2 HCO 3 mM) at the concentration of SBF (36.5 o C), NaCl, NaHCO 3 , KCl, K 2 HPO 3H 2 O, MgCl 2 6H 2 O, CaCl 2 , Na 2 SO 4 After dissolving reagents in distilled water, finally As a result, tris-hydroxymethyl aminomethane (TRIS) and 0.1M HCl were used to prepare an SBF solution having a pH of 7.4 at 36.5° C., which is referred to as “1X SBF” buffer.

나아가, "3X SBF" 및 "5X SBF"를 추가로 제조하였으며, 이들은 각각 1X SBF"완충액 중 SBF의 농도를 3배 및 5배로 농축한 것이다.Further, "3X SBF" and "5X SBF" were additionally prepared, and these were concentrated to 3 times and 5 times the concentration of SBF in the 1X SBF" buffer, respectively.

3. 3. 연골유래Cartilage-derived 세포외기질Extracellular matrix (CAM) 수용액 제조(CAM) aqueous solution preparation

상기 1.에서 제작한 수용성 돼지연골유래 세포외기질을 각각 3차 증류수(diH2O, 비교제조예 1), 상기 2.에서 제조한 인산완충용액(phosphate buffered saline(PBS), 제조예 1), 유사체액(Simulated body fluid(SBF), 비교제조예 2)에 처리한 후 500 rpm 으로 4℃에서 6 내지 12 시간 동안 교반 하였다. 제조된 연골유래 세포외기질 수용액의 농도는 0.5 내지 10 wt%으로 제조하였다.Each of the water-soluble porcine cartilage-derived extracellular matrix prepared in 1 above was used in 3rd distilled water (diH 2 O, Comparative Preparation Example 1), and the phosphate buffered saline (PBS) prepared in 2 above, Preparation Example 1) , After treatment with the analog body fluid (Simulated body fluid (SBF), Comparative Preparation Example 2), the mixture was stirred at 500 rpm for 6 to 12 hours at 4°C. The concentration of the prepared cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution was prepared at 0.5 to 10 wt%.

4. 4. 연골유래Cartilage-derived 세포외기질Extracellular matrix (CAM) 수용액의 방사선 조사 (CAM) irradiation of aqueous solution

(1) 주사기에 넣은 주입형 수화겔 제조(1) Preparation of injection-type hydrogel placed in a syringe

다양한 용매로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 1ml 주사기와 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 0, 1, 5, 10, 25, 50 kGy으로 각각 조사하였다. 이때 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. After putting the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in various solvents into a 1 ml syringe and a 48-well cell culture plate, the radiation dose was irradiated at 0, 1, 5, 10, 25, and 50 kGy, respectively. At this time, the radiation was gamma ray ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

방사선을 조사한 결과를 도 2에 나타내었으며, 도 2(a)에 나타난 바와 같이 방사선 조사 전에는 연골유래 세포외기질 수용액은 투명한 용액이었으나, 조사 후에는 세포외기질의 분자 사슬의 가교반응에 의해 가교된 결정성 구조로 인해 빛의 반사로 인해 불투명한 흰색으로 변화하는 것을 확인하였다. 또한, 도 2(b)에 나타난 바와 같이 방사선 선량 및 CAM 농도가 증가할수록 연골유래 세포외기질 수화겔의 가교도에 따라 액체(sol)에서 고체(gel) 상태로 변화되는 것을 확인하였다. The results of irradiation with radiation are shown in Fig.2, and as shown in Fig.2(a), before irradiation, the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution was a transparent solution, but after irradiation, crystals crosslinked by crosslinking reaction of the molecular chains of the extracellular matrix It was confirmed that it changed to opaque white due to light reflection due to the castle structure. In addition, as shown in FIG. 2(b), it was confirmed that as the radiation dose and CAM concentration increased, the cartilage-derived extracellular matrix hydrogel was changed from a liquid (sol) to a solid (gel) state according to the degree of crosslinking.

(2) 막형 수화겔 제조(2) Manufacture of membrane hydrogel

다양한 용매로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 5, 7, 10 및 25 kGy으로 각각 조사하였다. 이때, 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. After putting the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in various solvents into a 48-well cell culture plate, radiation doses of 5, 7, 10 and 25 kGy were respectively irradiated. At this time, the radiation was gamma rays ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

방사선을 조사한 결과를 도 3에 나타내었으며, 도 3(a)에 나타난 바와 같이 방사선 조사 전에는 연골유래 세포외기질 수용액은 투명한 용액에서 방사선 조사 후에는 세포외기질의 분자 사슬의 가교반응으로 인해 가교된 결정성 구조 증가로 인해 가교도가 증가함에 따라 흰색의 밝기가 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 도 3(b)에 나타난 바와 같이 연골유래 세포외기질의 농도가 증가함에 따라 방사선 조사 후 세포외기질의 분자 사슬의 가교반응으로 인한 가교된 결정성 구조의 증가에 의해 가교도가 증가함에 따라 흰색의 밝기가 증가하는 것을 확인하였다.The results of irradiation with radiation are shown in Fig. 3, and as shown in Fig. 3(a), before irradiation, the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution is a crosslinked crystal due to the crosslinking reaction of the molecular chains of the extracellular matrix after irradiation in a transparent solution. It was confirmed that the brightness of white increased as the degree of crosslinking increased due to the increase in the sexual structure. In addition, as shown in FIG. 3(b), as the concentration of cartilage-derived extracellular matrix increases, the crosslinking degree increases due to the increase in crosslinked crystalline structure due to crosslinking reaction of molecular chains of the extracellular matrix after irradiation. It was confirmed that the brightness increased.

도 3(c)에 나타낸 바와 같이 48 웰 세포배양 플레이트의 웰(well)에 같은 부피의 연골유래 세포외기질 수용액을 넣은 경우, 방사선 선량 및 농도가 증가 되어도 가교된 수화겔의 두께는 변화는 없는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 3(c), when the same volume of cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution was added to the well of the 48-well cell culture plate, the thickness of the crosslinked hydrogel did not change even when the radiation dose and concentration were increased. Confirmed.

한편, 도 4에 나타낸 바와 같이 방사선 선량 및 CAM 농도가 증가함에 따른 겔화율이 증가할수록 연골유래 세포외기질 수화겔의 크기가 감소하는 것을 확인하였다. 그 이유는 3차원적 그물망 구조의 가교점이 증가하기 때문에 단위 면적당 수분 함수율이 감소되기 때문인 것으로 해석될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, it was confirmed that the size of the cartilage-derived extracellular matrix hydrogel decreased as the gelation rate increased as the radiation dose and CAM concentration increased. The reason can be interpreted to be that the moisture content per unit area decreases because the crosslinking point of the three-dimensional network structure increases.

5. 5. 연골유래Cartilage-derived 세포외기질(CAM)의Extracellular matrix (CAM) 농도에 따른 According to concentration 수화겔의Hydrogel 겔화율Gelation rate And 겔강도Gel strength 분석 analysis

다양한 용매로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 5, 7, 10 및 25 kGy으로 각각 조사하였다. 이때, 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. After putting the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in various solvents into a 48-well cell culture plate, radiation doses of 5, 7, 10 and 25 kGy were respectively irradiated. At this time, the radiation was gamma rays ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

방사선 조사에 의해 가교반응에 참여하지 않고 남아있는 CAM를 제거시키기 위하여 30 ℃에서 72시간 동안 3차 증류수를 이용하여 수세하였다. 수세과정을 거친 가교된 CAM 수화겔을 70 oC 오븐에 넣고 48시간 동안 건조하였다. In order to remove the remaining CAM without participating in the crosslinking reaction by irradiation of radiation, it was washed with water at 30° C. for 72 hours using third distilled water. The crosslinked CAM hydrogel after washing with water was placed in a 70 o C oven and dried for 48 hours.

이때, 겔화율은 하기 식(1)에 대입하여 방사선 조사 후 수세하여 건조된 겔의 무게(W d )를 방사선 조사 전 건조된 CAM의 무게(W i )로 나누어 백분율로 표시하였다.At this time, the gelation rate was expressed as a percentage by substituting the following equation (1) and dividing the weight ( W d ) of the dried gel after irradiation with water by the weight ( W i ) of the dried CAM before irradiation.

겔화율(%) = W d / W i × 100 (1)Gelation rate (%) = W d / W i × 100 (1)

즉, 감마선 조사 시 CAM 수화겔의 가교반응은 물분자의 방사분해(radiolysis)로 생성되는 2차 자유 라디칼인 H 또는 OH 라디칼이 CAM의 분자 사슬에 라디칼을 형성하게 되어 물을 함유하는 3차원적인 그물망 구조를 갖는 겔화가 이루어진다. 하지만, 이온화 에너지가 낮은 감마선 선량에서는 CAM의 분자 사슬에 라디칼이 형성되기 어렵기 때문에 CAM의 가교 반응이 적게 일어나고 높은 감마선 선량에서는 CAM의 겔화율이 높아지는 것을 관찰하였다. In other words, when irradiated with gamma rays, the crosslinking reaction of the CAM hydrogel is a three-dimensional network containing water because H or OH radicals, which are secondary free radicals generated by radiolysis of water molecules, form radicals in the molecular chains of CAM. The structured gelation takes place. However, it was observed that the crosslinking reaction of CAM occurs less and the gelation rate of CAM increases at high gamma-ray doses because radicals are difficult to form in the molecular chains of CAM at low ionization energy doses.

따라서, 수화겔을 제조 하기 위한 방사선 선량은 5 내지 50 kGy 선량을 사용하여 실험을 진행하였다. 감마선을 5 kGy 선량으로 조사했을 경우 증류수 용매를 사용한 0.5 wt% CAM 수화겔의 겔화율은 67.4±2.6%이고, CAM 농도가 증가할수록 89.3±2.8%까지 증가 되는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, the radiation dose for preparing the hydrogel was tested using a dose of 5 to 50 kGy. When gamma rays were irradiated at a dose of 5 kGy, the gelation rate of 0.5 wt% CAM hydrogel using distilled water solvent was 67.4±2.6%, and it was confirmed that the gelation rate increased to 89.3±2.8% as the CAM concentration increased.

이와 같이 감마선 선량이 증가할수록 가교된 CAM 수화겔의 겔화율이 증가되는 것을 관찰하였다. 다만, 도 5(a)를 참고하면 연골유래 세포외기질의 겔화율에 있어서 방사선 조사량 보다는 세포외기질의 농도가 보다 큰 영향을 미치는 것으로 확인하였다. As described above, it was observed that the gelation rate of the crosslinked CAM hydrogel increased as the gamma ray dose increased. However, referring to FIG. 5(a), it was confirmed that the concentration of the extracellular matrix had a greater effect on the gelation rate of the cartilage-derived extracellular matrix than the radiation dose.

(2) 겔강도(2) gel strength

다양한 용매로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 5, 7, 10 및 25 kGy으로 각각 조사하였다. 이때, 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. After putting the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in various solvents into a 48-well cell culture plate, radiation doses of 5, 7, 10 and 25 kGy were respectively irradiated. At this time, the radiation was gamma rays ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

방사선(감마선)으로 가교된 CAM의 방사선 선량 및 용매 종류에 따른 수화겔의 기계적 특성을 Texture analyser (TX-XT2i, stable microsystem Co. Ltd. Surrey England)를 이용하여 측정하였다. 가교반응에 참여하지 않고 남아있는 고분자를 제거시키기 위하여 30 ℃에서 72시간 동안 침지시킨 수화겔의 시편 두께는 평균 5 mm, 초기 지름은 20 mm 이였으며 각 실험군 당 7개의 시편을 제조하여 측정하였다. 압축강도 측정 시 크로스 헤드(cross head) 속도는 10 mm/min으로 시편이 50% 변형이 이루어질 때의 값을 측정하였다.The mechanical properties of the hydrogel according to the radiation dose and the type of solvent of CAM crosslinked with radiation (gamma ray) were measured using a texture analyzer (TX-XT2i, stable microsystem Co. Ltd. Surrey England). In order to remove the remaining polymer without participating in the crosslinking reaction, the average thickness of the hydrogel immersed at 30° C. for 72 hours was 5 mm and the initial diameter was 20 mm, and 7 specimens were prepared and measured for each experimental group. When measuring the compressive strength, the cross head speed was 10 mm/min, and the value when the specimen was deformed by 50% was measured.

감마선을 조사하였을 때, CAM 수화겔의 가교반응은 물분자의 방사분해(radiolysis)로 생성되는 2차 자유 라디칼인 H 또는 OH 라디칼이 CAM의 분자 사슬에 라디칼을 형성하게 되어 물을 함유하는 3차원적인 그물망 구조를 갖는 겔화가 이루어진다. 하지만, 이온화 에너지가 낮은 감마선 선량에서는 CAM의 분자 사슬에 라디칼이 형성되기 어렵기 때문에 도 5(b)에서 확인할 수 있는 바와 같이 CAM의 가교 반응이 적게 일어나고 높은 감마선 선량에서는 CAM의 겔강도가 높아지는 것을 관찰하였다. When irradiated with gamma rays, the crosslinking reaction of the CAM hydrogel is caused by the formation of a radical in the molecular chain of CAM, which is a secondary free radical generated by radiolysis of water molecules. Gelation is achieved with a mesh structure. However, it is difficult to form radicals in the molecular chain of CAM at a low ionization energy dose of gamma rays, so that the crosslinking reaction of CAM occurs less and the gel strength of CAM increases at high gamma radiation doses as shown in Fig. 5(b). Observed.

따라서, 본 연구에는 수화겔을 제조하기 위해서 방사선 5 내지 50 kGy 선량을 고정하여 실험을 진행하였다. 감마선 5 kGy 선량으로 조사했을 경우 증류수 용매를 사용한 0.5 wt% CAM 수화겔의 겔 강도는 0.041±0.312%이고, CAM 농도가 증가 할수록 겔강도는 0.520±0.044%까지 증가 되는 것으로 확인하였다. Therefore, in this study, an experiment was conducted by fixing a radiation dose of 5 to 50 kGy to prepare a hydrogel. When irradiated with a dose of 5 kGy of gamma rays, the gel strength of 0.5 wt% CAM hydrogel using distilled water solvent was 0.041±0.312%, and the gel strength increased to 0.520±0.044% as the CAM concentration increased.

이와 같이 감마선 선량이 증가할수록 가교된 CAM 수화겔의 겔강도가 증가하는 것을 관찰하였다. 다만, 도 5(b)를 참고하면 연골유래 세포외기질의 겔화율에 있어서 방사선 조사량 보다는 세포외기질의 농도가 보다 큰 영향을 미치는 것으로 확인하였다. As described above, it was observed that the gel strength of the crosslinked CAM hydrogel increased as the gamma ray dose increased. However, referring to FIG. 5(b), it was confirmed that the concentration of the extracellular matrix had a greater effect on the gelation rate of the cartilage-derived extracellular matrix than the radiation dose.

6. 방사선 조사 시 용매에 따른 6. Depending on the solvent during irradiation 겔화율과Gelation rate and 겔강도Gel strength

다양한 용매로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 1, 25 및 50 kGy으로 각각 조사하였다. 이때, 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. After putting the cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in various solvents into a 48-well cell culture plate, radiation doses were irradiated at 1, 25, and 50 kGy, respectively. At this time, the radiation was gamma rays ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

방사선 (감마선) 조사 시 용매의 종류 농도에 따른 가교된 CAM 수화겔의 겔화율과 겔강도를 확인하기 위해서 가교반응에 참여하지 않고 남아있는 CAM를 제거한 수화겔의 무게와 강도를 측정하였다. 구체적인 겔화율 및 겔강도의 계산은 상기 6.과 동일하게 계산하였다. In order to check the gelation rate and gel strength of the crosslinked CAM hydrogel according to the type and concentration of the solvent during irradiation with radiation (gamma ray), the weight and strength of the hydrogel from which the remaining CAM was removed without participating in the crosslinking reaction was measured. Specific gelation rate and gel strength were calculated in the same manner as in 6.

그 결과 도 6 및 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이온화 에너지가 낮은 감마선 선량에서는 CAM의 분자 사슬에 라디칼과 이온물질과의 가교 형성되기 어렵기 때문에 CAM의 가교 반응이 적게 일어나고, 높은 감마선 선량에서는 이온화된 CAM과 PBS와 SBF의 이온물질 참여로 이중의 물리·화학적 가교반응이 활성화되어 겔화율과 겔강도가 증가되는 것을 관찰하였다. As a result, as can be seen in FIGS. 6 and 7, at a gamma-ray dose with low ionization energy, it is difficult to form a cross-link between radicals and ionic substances in the molecular chain of CAM, so that the cross-linking reaction of CAM occurs less, and at high gamma-ray doses. It was observed that the double physicochemical crosslinking reaction was activated by the participation of ionized CAM, PBS, and SBF, thereby increasing the gelation rate and gel strength.

특히, PBS와 SBF의 이온물질의 농도가 증가할수록 CAM의 겔화율 및 겔강도가 증가 되는 것을 확인하였다. 보다 상세하게, 도 6(a) 및 도 7(a)에서 확인할 수 있는 바와 같이 감마선을 1 kGy 선량으로 조사했을 경우 증류수에 녹인 0.5 wt% CAM의 겔화율은 57.4±2.6%이고, PBS와 SBF 수용액의 이온물질에 의해서 80.5±3.2%까지 증가 되었다. 또한, 도 6(b) 및 도 6(c), 그리고 도 7(b) 및 도 7(c)에서 확인할 수 있는 바와 같이 감마선 선량과 이온의 농도가 증가할수록 이온물질에 의한 화학 가교결합이 증가되어 CAM 수화겔의 겔화율과 겔강도가 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. In particular, it was confirmed that as the concentration of ionic substances in PBS and SBF increased, the gelation rate and gel strength of CAM increased. In more detail, as can be seen in Figs. 6(a) and 7(a), the gelation rate of 0.5 wt% CAM dissolved in distilled water is 57.4±2.6% when gamma rays are irradiated at a dose of 1 kGy, and PBS and SBF It was increased to 80.5±3.2% by ionic substances in aqueous solution. In addition, as can be seen in Figs. 6(b) and 6(c), and Figs. 7(b) and 7(c), as the gamma ray dose and the concentration of ions increase, chemical crosslinking by ionic substances increases. As a result, it was observed that the gelation rate and gel strength of the CAM hydrogel increased.

7. 7. 연골유래Cartilage-derived 세포외기질Extracellular matrix (CAM) (CAM) 수화겔의Hydrogel 건조 방식에 따른 형태학적 분석 Morphological analysis according to drying method

(1) 동결 건조(1) freeze drying

방사선으로 가교된 CAM 수화겔의 형태학적 특성을 관찰하기 위해 주사전자현미경 (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan)을 이용하여 확인하였다. It was confirmed using a scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan) in order to observe the morphological characteristics of the radiation-crosslinked CAM hydrogel.

증류수 용매를 이용하여 2wt% 및 4wt% 농도로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 5, 10, 25 및 50 kGy으로 각각 조사하였다. 이때, 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. Cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in a concentration of 2wt% and 4wt% using a distilled water solvent was added to a 48-well cell culture plate, and then the radiation dose was irradiated at 5, 10, 25 and 50 kGy, respectively. At this time, the radiation was gamma rays ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

가교반응에 참여하지 않고 남아있는 고분자를 제거시키기 위하여 30 ℃에서 72시간 동안 침지 시킨 수화겔을 증류수로 3번 이상 세척한 후 -80 oC의 급속 동결기에서 2일을 보관 후 동결건조기를 이용하여 건조하였다. 건조된 샘플은 고해상도의 이미지를 얻기 위해서 스퍼터 코터(sputter coater)를 이용하여 60초 동안 백금코팅을 하였으며, 15 kV의 전자빔, 8.3 mm의 거리의 조건을 사용하여 확인하였다. To remove the remaining polymer without participating in the crosslinking reaction, wash the hydrogel immersed for 72 hours at 30°C for more than 3 times with distilled water and store it in a -80 ° C quick freezer for 2 days and then use a freeze dryer. It was dry. The dried sample was coated with platinum for 60 seconds using a sputter coater in order to obtain a high-resolution image, and confirmed by using a 15 kV electron beam and a distance of 8.3 mm.

그 결과 도 8과 같이 동결건조된 CAM 수화겔 내부의 형태학적 구조는 감마선에 의해 가교된 CMC의 3차원 망상구조 안에 물이 함유된 수화겔을 동결건조 할 때 얼린 물 결정이 승화되면서 생긴 3차원 다공성 구조를 형성하는 것으로 관찰되었다. As a result, the morphological structure inside the freeze-dried CAM hydrogel as shown in FIG. 8 is a three-dimensional porous structure created by sublimation of frozen water crystals when the hydrogel containing water in the three-dimensional network of CMC crosslinked by gamma rays is freeze-dried. Was observed to form.

한편, 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 방사선 선량이 증가하더라도 다공성 구조를 갖는 수화겔의 공극 크기는 서로가 거의 유사하였지만, 2wt% CAM 보다는 4 wt% CAM 수화겔에서는 공극의 크기는 작아 지면서 공극의 수가 증가되는 것을 관찰하였다. 그 이유는 감마선에 의해 가교된 CMC 수화겔은 CAM 함량이 증가할수록 수화겔 내부에서의 3차원적 망상 구조의 CAM의 질량 증가로 인해 물을 함유할 수 있는 체적이 감소했기 때문인 것으로 해석된다.On the other hand, as can be seen in FIG. 8, even if the radiation dose is increased, the pore sizes of the hydrogel having a porous structure are almost similar to each other, but in the 4 wt% CAM hydrogel rather than 2wt% CAM, the pore size decreases and the number of pores increases. Was observed. The reason for this is that the CMC hydrogel crosslinked by gamma rays is interpreted to be because the volume that can contain water decreases due to the increase in the mass of the CAM having a three-dimensional network structure inside the hydrogel as the CAM content increases.

(2) 상온 건조(2) room temperature drying

방사선으로 가교된 CAM 수화겔의 형태학적 특성을 관찰하기 위해 주사전자현미경 (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan)을 이용하여 확인하였다. It was confirmed using a scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan) in order to observe the morphological characteristics of the radiation-crosslinked CAM hydrogel.

증류수 용매를 이용하여 2wt% 및 4wt% 농도로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 48 웰 세포배양 플레이트에 넣은 후, 방사선 선량을 5, 10, 25 및 50 kGy으로 각각 조사하였다. 이때, 상기 방사선은 감마선 (60CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, 한국원자력연구원 정읍 방사선연구소)을 사용하였고, 25 kGy (선량률; 10 kGy/hr)로 조사하였다. Cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in a concentration of 2wt% and 4wt% using a distilled water solvent was added to a 48-well cell culture plate, and then the radiation dose was irradiated at 5, 10, 25 and 50 kGy, respectively. At this time, the radiation was gamma rays ( 60 CO, MDS Nordion, Canada, IR 221 n wet storage type C-188, Korea Atomic Energy Research Institute Jeongeup Radiation Research Institute), and was irradiated with 25 kGy (dose rate; 10 kGy/hr).

가교반응에 참여하지 않고 남아있는 고분자를 제거시키기 위하여 30℃에서 72시간 동안 침지시킨 수화겔을 증류수로 3번 이상 세척한 후 20℃의 온도에서 2일 동안 건조 방식에 의해 건조하였다. In order to remove the remaining polymer without participating in the crosslinking reaction, the hydrogel immersed at 30° C. for 72 hours was washed three or more times with distilled water and then dried by a drying method at a temperature of 20° C. for 2 days.

그 후 상기 7.(1)과 동일한 공정에 의해 주사전자현미경 (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan)을 이용하여 그 구조를 확인하였다. 그 결과, 도 9 에 나타난 바와 같이 필름의 표면이 균일한 것을 확인할 수 있었다. After that, the structure was confirmed using a scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan) by the same process as in 7.(1). As a result, it was confirmed that the surface of the film was uniform as shown in FIG. 9.

8. 생체 내 8. In vivo 연골유래Cartilage-derived 세포외기질(CAM)수화겔의Extracellular matrix (CAM) hydrogel 생분해성 평가 Biodegradability evaluation

상기 7.(1)에 의해 제조된 건조 수화겔 중 증류수 용매를 이용하여 2 wt% CAM 농도로 녹인 연골유래 세포외기질 수용액을 이용한 건조 수화겔을, 도 10과 같이 쥐(Rat, 7-8주령)의 피부와 근육 사이의 피하조직에 삽입하고 30일 동안 관찰하였다. A dry hydration gel using a cartilage-derived extracellular matrix aqueous solution dissolved in a distilled water solvent at a concentration of 2 wt% CAM among the dried hydration gels prepared in 7. (1) was prepared as shown in Fig. 10 in rats (Rat, 7-8 weeks old). It was inserted into the subcutaneous tissue between the skin and the muscle and observed for 30 days.

이식 후 7일과 28일에 조직을 채취하여 조직학적 염색법을 통해 생체 내에서 방사선 가교된 연골유래 세포외기질 수화겔의 생분해성을 관찰하였다. Tissues were collected on the 7th and 28th days after transplantation, and the biodegradability of the cartilage-derived extracellular matrix hydrogel was observed in vivo through histological staining.

이식 7일 후 결과인 도 11에서 확인할 수 있는 바와 같이 CAM 수화겔은 방사선 선량이 증가할수록 가교율이 증가 되기 때문에 생체 내에서 분해성이 낮은 것을 확인할 수 있었다. 방사선 선량이 50 kGy에서 가교된 CAM은 형태학적으로 변화가 없었지만, 선량이 감소할수록 가교도가 낮기 때문에 물을 함유 할 수 있는 함수율이 증가함에 따라 생체 내 효소분해와 가수분해가 촉진되는 것을 확인할 수 있었다. 한편, H&E 및 S-O 염색된 조직들에서 염증세포는 관찰되지 않았으며 외부에서 내부로 침투하는 혈관이 성장되는 것 역시 관찰되지 않았다. As can be seen in FIG. 11, which is the result of 7 days after transplantation, the CAM hydrogel was found to have low degradability in vivo because the crosslinking rate increased as the radiation dose increased. The crosslinked CAM at 50 kGy of radiation dose did not change morphologically, but as the dose decreased, the degree of crosslinking was lower, so it was confirmed that enzymatic degradation and hydrolysis in vivo were accelerated as the water content that could contain water increased. . On the other hand, no inflammatory cells were observed in the H&E and S-O stained tissues, and no growth of blood vessels penetrating from the outside to the inside was also observed.

한편, 이식 28일 후 결과인 도 12에서 확인할 수 있는 바와 같이 CAM 수화겔은 모두 효소 분해와 가수 분해를 통해 체내로 흡수되는 것을 확인하였다. On the other hand, as can be seen in Figure 12, which is the result of 28 days after transplantation, it was confirmed that all CAM hydrogels were absorbed into the body through enzymatic digestion and hydrolysis.

따라서, 본 발명에 따라 방사선 가교된 연골유래 세포외기질 수화겔은 30일 내에 방사선의 물리적인 가교된 사슬들이 생체 내 분해 메커니즘을 통해 분해됨을 확인하였다.Therefore, it was confirmed that the radiation-crosslinked cartilage-derived extracellular matrix hydrogel according to the present invention decomposes the physically crosslinked chains of radiation through an in vivo decomposition mechanism within 30 days.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those of ordinary skill in the field.

Claims (13)

동물의 연골 유래 세포외기질 분말 0.5 wt% 내지 10 wt% 및 잔부의 용매로써 Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3 -, HPO4 2-, HPO4 2+ 및 SO4 2-로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 이온 또는 염을 포함하는 수용액을 혼합한 혼합물을 마련하는 단계; 및
상기 혼합물에 1 내지 50 kGy의 방사선을 조사하는 단계
를 포함하는, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
As a solvent of the cartilage-derived extracellular matrix powder 0.5 wt% to 10 wt% and the balance animal Na +, K +, Mg 2+ , Ca 2+, Cl -, HCO 3 -, HPO 4 2-, HPO 4 2+ And preparing a mixture of an aqueous solution containing at least one ion or salt selected from the group consisting of SO 4 2- ; And
Irradiating the mixture with radiation of 1 to 50 kGy
Containing, a method of manufacturing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion.
제1항에 있어서, 상기 혼합물은 동물의 연골 유래 세포외기질 분말을 2 wt% 내지 10 wt% 포함하는, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the mixture comprises 2 wt% to 10 wt% of an animal cartilage-derived extracellular matrix powder.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 용매는 142.0 mM Na+, 5.0 mM K+, 1.5 mM Mg2+, 2.5 mM Ca2+, 148.8 mM Cl-, 4.2 mM HCO3 -, 1.0 mM HPO42- 및 0.5 mM SO4 2-를 포함하는 유사생체용액(simulated body fluid, SBF), 인산완충생리식염수(PSB) 또는 이들의 조합인, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
The method of claim 1 wherein the solvent is 142.0 mM Na +, 5.0 mM K +, 1.5 mM Mg 2+, 2.5 mM Ca 2+, 148.8 mM Cl -, 4.2 mM HCO 3 -, 1.0 mM HPO4 2- and 0.5 mM A method for producing an injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion, which is a simulated body fluid (SBF), phosphate buffered saline (PSB), or a combination thereof containing SO 4 2- .
제1항에 있어서, 상기 용매는 pH 7.40±0.04인, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the solvent is pH 7.40±0.04, for preventing long-term adhesion.
제1항에 있어서, 상기 방사선을 조사하는 단계는 25 내지 50 kGy의 선량으로 수행되는, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the irradiating the radiation is performed at a dose of 25 to 50 kGy.
제1항에 있어서, 상기 방사선을 조사하는 단계는 감마선, 전자선, 자외선 및 X선으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 방사선에 의해 수행되는, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the irradiating the radiation is performed by radiation selected from the group consisting of gamma rays, electron rays, ultraviolet rays, and X-rays.
제1항에 있어서, 상기 동물의 연골 유래 세포외기질 막은 돼지 연골 유래 세포외기질 막인, 장기 유착 방지용 주입형 수화겔의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the animal cartilage-derived extracellular matrix membrane is a porcine cartilage-derived extracellular matrix membrane.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해서 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔.
An injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해서 획득된 수화겔을 마련하는 단계; 및
상기 수화겔을 건조하는 단계
를 포함하는, 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법.
Preparing a hydrogel obtained according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8; And
Drying the hydrogel
Containing, a method for producing a dry hydrogel for preventing long-term adhesion.
제10항에 있어서, 상기 수화겔을 건조하는 단계는 동결 건조 또는 5 내지 35℃ 온도에서의 자연 건조에 의해 수행되는, 장기 유착 방지용 건조 수화겔의 제조방법.
The method of claim 10, wherein the drying of the hydrogel is performed by freeze drying or natural drying at a temperature of 5 to 35°C.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해서 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔을 5 내지 35℃ 온도에서 자연 건조하여 획득되는 장기 유착 방지용 필름.
A film for preventing long-term adhesion obtained by naturally drying the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared according to any one of claims 1, 2 and 4 to 8 at a temperature of 5 to 35°C.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해서 제조되는 장기 유착 방지용 주입형 수화겔을 동결 건조하여 획득되는 장기 유착 방지용 다공성 재료.
A porous material for preventing long-term adhesion obtained by freeze-drying the injection-type hydrogel for preventing long-term adhesion prepared according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8.
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