KR102277536B1 - Anti-biofouling implantable medical device and method of forming anti-biofouling film on surface of implantable medical device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생체친화성 나노입자와 형태의 자유도를 갖는 수용성 고분자를 포함하는, 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기 코팅용 조성물, 상기 코팅용 조성물로 코팅된, 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 나노입자의 배열만으로 생물오손 기능을 도입할 수 있으며, 화학적 생물오손 방지 기능이 아닌 물리적 생물오손 방지 기능으로서 잠재적 독성 우려가 없고, 합성하는데 복잡한 단계를 거치는 특정한 화합물을 사용하지 않으며 코팅단계가 간단하므로 저비용으로 대량생산에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a composition for coating an implantable medical device for preventing biofouling, comprising biocompatible nanoparticles and a water-soluble polymer having a degree of freedom in shape, and an implantable medical device coated with the composition for biofouling and having an anti-biofouling function It relates to a device and a method for manufacturing the same. According to the present invention, the biofouling function can be introduced only by the arrangement of nanoparticles, there is no potential toxicity concern as a physical biofouling prevention function rather than a chemical biofouling prevention function, and a specific compound that goes through complicated steps is not used for synthesis. Since the coating step is simple, it can be usefully used for mass production at low cost.
Description
본 발명은 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기 및 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 생체친화성 나노입자와 사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는, 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기 및 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to an implantable medical device for preventing biofouling and a method for forming a biofouling film on the surface of an implantable medical device, and more particularly, the present invention relates to biocompatible nanoparticles and a biocompatible polymer having a chain structure It relates to an implantable medical device for preventing biofouling, and a method for forming a biofouling prevention film on the surface of the implantable medical device, comprising:
기관절개튜브는 중환자, 호흡기 감염 및 기관 폐색으로 인하여 자가 호흡이 불가능한 경우 호흡이 가능하도록 우회 통로를 만들어 주는 장치이다.A tracheostomy tube is a device that creates a bypass passage for breathing in critically ill patients, when self-respiration is impossible due to respiratory infection or tracheal obstruction.
그런데, 상기 기관절개튜브는 튜브가 단시간 내에 환자의 점액질에 의해 폐색되는 경우가 종종 발생하며, 즉각적인 튜브 교체나 폐색 해소가 이루어지지 않는 경우 환자에게 심각한 뇌손상이나 사망을 초래할 수 있다. 뿐만 아니라, 폐색에 의해 튜브를 교체할 시 환자들에게 고통을 주거나 경제적인 부담을 요구한다. 따라서 기관절개튜브 내부에 생물오손 방지 기능을 도입하여 잦은 교체로 인한 환자의 고통과 경제적 부담을 줄일 필요가 있다. However, the tracheostomy tube often occurs when the tube is occluded by the patient's mucus within a short time, and if the tube replacement or blockage is not resolved immediately, serious brain damage or death may result in the patient. In addition, when replacing the tube due to occlusion, it causes pain to patients or requires an economic burden. Therefore, it is necessary to reduce the pain and economic burden of patients due to frequent replacement by introducing a biofouling prevention function inside the tracheostomy tube.
그러나 기존의 생물오손을 제거하기 위한 방법은 복잡한 기술을 요구하거나 제조단가가 비싸다는 한계점이 있다. However, the existing method for removing biofouling has limitations in that it requires complex technology or is expensive to manufacture.
종래 생물오손 제거를 위한 기술로서, 대한민국 공개특허 제10-2014-0024221호에는 항균, 항암 또는 생물오손 방지 기능을 갖는 부테놀라이드계 화합물을 합성하고, 이렇게 합성된 화합물을 생물오손 방지 기능이 필요한 콘텍트 렌즈, 의료기기 등을 세척하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 방법은 생물오손 방지 기능을 갖는 화합물의 합성을 위해 복잡한 여러 단계의 과정을 거쳐야 하는 문제가 있다.As a conventional technique for removing biofouling, Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0024221 discloses that a butenolide-based compound having an antibacterial, anticancer, or biofouling prevention function is synthesized, and the synthesized compound is used for biofouling prevention function. A method for cleaning a contact lens, a medical device, and the like is disclosed. However, the method has a problem in that it has to go through a complex process of several steps in order to synthesize a compound having an anti-biofouling function.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2011-0074868호에는 세포 유착 방지를 위한 펩티드와 조성물 및 그것의 사용 방법이 개시되어 있는데, 구체적으로는 말미잘로부터 액체크로마토그래피로 분획하여 항균 펩티드를 얻어내고, 그 물질을 비생물적 표면에 부착하여 생물오손 방지 기능을 도입한 기술로, 특정 성분을 얻어내기 위해 액체크로마토그래피로 분획을 해야 한다는 점에서 대면적 적용을 위한 양을 얻기에는 한계가 있다. In addition, Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0074868 discloses a peptide and a composition for preventing cell adhesion and a method of using the same. Specifically, an antibacterial peptide is obtained by fractionation from anemones by liquid chromatography, and the substance It is a technology that introduces a function of preventing biofouling by attaching to a non-living surface, and there is a limit to obtaining an amount for large-area application in that fractionation by liquid chromatography is required to obtain a specific component.
이와 같이, 특정한 화합물을 사용하는 화학적 생물오손 방지 방법은 특정 화합물의 합성을 위해 복잡한 단계를 거쳐야 하며, 상기 화합물이 생체 내에서 독성을 나타낼 수 있는 가능성이 있으므로 의료기기 코팅용 조성물에 사용하는 것에 제한이 있다.As such, the method for preventing chemical biofouling using a specific compound must go through complicated steps for the synthesis of a specific compound, and there is a possibility that the compound may be toxic in vivo, so it is limited to use in a composition for coating a medical device There is this.
이에, 간단한 방법 및 적은 비용으로 생체 독성을 나타내지 않고 안전하게 의료기기에 생물오손을 방지할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a new method capable of safely preventing biofouling of a medical device without exhibiting biotoxicity with a simple method and low cost.
본 발명의 제1 목적은 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기 코팅용 조성물을 제공하는 것이다. 또한 상기 체내 삽입형 의료기기 코팅용 조성물로 코팅된 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기를 제공하는 것이다.A first object of the present invention is to provide a composition for coating an implantable medical device for preventing biofouling. Another object of the present invention is to provide an implantable medical device having an anti-biofouling function coated with the composition for coating the implantable medical device.
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본 발명의 제2 목적은 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method for forming an anti-biofouling film on the surface of an implantable medical device.
상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 체내 삽입형 의료기기를 제공한다. 체내 삽입형 의료기기는 튜브형 의료기기; 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 나노입자 코팅용 조성물이 상기 튜브형 의료기기의 적어도 내부 표면에 코팅되어 형성되는 1차 코팅층; 사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 고분자 코팅용 조성물이 상기 1차 코팅층 상에 코팅되어 형성되는 2차 코팅층을 포함하며, 상기 1차 코팅층에서 상기 생체친화성 나노입자 중 일부가 상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 밖으로 돌출되어 거칠기를 증가시키는 것과 함께 무작위 나노패턴을 형성하며, 상기 2차 코팅층의 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도를 가지며, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층을 함께 형성함으로써, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층을 각각 단독으로만 형성한 경우에 대비하여 더 작은 표면에너지를 가지며, 상기 거칠기, 상기 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도, 및 상기 더 작은 표면에너지의 생물오손방지 시너지 작용으로 인해, 상기 제2 코팅층을 단독으로만 형성한 경우에 대비하여, 생물오손 방지율이 더 크며, 상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 두께보다 상기 생체친화성 나노입자의 크기가 더 크고, 상기 생체친화성 나노입자는 TiO2 또는 벤토나이트이며, 상기 생체친화성 나노입자는 두께가 100 nm 내지 10 μm이며, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 상기 나노입자의 전하와 반대 전하로 대전되어 있는 것을 사용하여 정전기적 인력에 의해 생체친화성 나노입자 상에 결합되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the first object, the present invention provides an implantable medical device. The implantable medical device includes a tubular medical device; a first coating layer formed by coating at least an inner surface of the tubular medical device with a composition for coating nanoparticles comprising biocompatible nanoparticles and a water-soluble medical binder; A polymer coating composition comprising a chain-structured biocompatible polymer comprises a secondary coating layer formed by being coated on the primary coating layer, wherein some of the biocompatible nanoparticles in the primary coating layer are the medical water-soluble binder The biocompatible polymer of the chain structure of the second coating layer has a degree of freedom of shape by rotation of the CC bond, and the first coating layer forms a random nanopattern with increasing roughness by protruding out of the layer by And by forming the second coating layer together, it has a smaller surface energy compared to the case where the first coating layer and the second coating layer are formed alone, respectively, and freedom of shape by rotation of the roughness and the CC bond Also, due to the anti-biofouling synergistic action of the smaller surface energy, the biofouling prevention rate is greater than the thickness of the layer by the medical water-soluble binder, compared to the case where the second coating layer is formed alone. The size of the biocompatible nanoparticles is larger, the biocompatible nanoparticles are TiO 2 or bentonite, the biocompatible nanoparticles have a thickness of 100 nm to 10 μm, and the biocompatible polymer of the chain structure is It is characterized in that it is bound to the biocompatible nanoparticles by electrostatic attraction using those charged with the opposite charge to the charge of the nanoparticles.
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또한 바람직하게는, 상기 생체친화성 나노입자는 코팅용 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.001 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.Also preferably, the biocompatible nanoparticles may be included in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total coating composition.
또한 바람직하게는, 상기 의료용 수용성 바인더는 의료용 폴리우레탄일 수 있다.Also preferably, the water-soluble medical binder may be medical polyurethane.
또한 바람직하게는, 상기 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG), 세트리모늄브로마이드(Cetrimonium bromide, CTAB), (HS(CH3)11(OCH2CH2)n)mOH(n은 1~100의 정수, m은 1~100의 정수) 및 HS(CH3)10CH3 으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.Also preferably, the biocompatible polymer of the chain structure having the degree of freedom in the form is polyethylene glycol (Polyethylene glycol, PEG), cetrimonium bromide (CTAB), (HS(CH 3 ) 11 (OCH 2 CH) 2 ) n ) m OH (n is an integer of 1 to 100, m is an integer of 1 to 100) and HS(CH 3 ) 10 CH 3 It may be selected from the group consisting of.
또한 바람직하게는, 상기 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자는 코팅용 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.001 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.Also preferably, the biocompatible polymer of the chain structure having the degree of freedom of the form may be included in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total coating composition.
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또한 바람직하게는, 상기 체내 삽입형 의료기기는 기관절개튜브일 수 있다.Also preferably, the implantable medical device may be a tracheostomy tube.
또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법을 제공한다. 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법은 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 나노입자 코팅용 조성물에 체내 삽입형 의료기기를 침지하거나, 상기 나노입자 코팅용 조성물을 체내 삽입형 의료기기에 분무 또는 코팅하는 1차 코팅 단계; 및 사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 고분자 코팅용 조성물에 상기 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기를 침지하거나, 상기 고분자 코팅용 조성물을 상기 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기에 분무 또는 코팅하는 2차 코팅 단계를 포함하며, 상기 1차 코팅하는 단계에 의해 형성된 1차 코팅층에서 상기 생체친화성 나노입자 중 일부가 상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 밖으로 돌출되어 거칠기를 증가시키는 것과 함께 무작위 나노패턴을 형성하며, 상기 2차 코팅하는 단계에 의해 형성된 2차 코팅층의 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도를 가지며, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층을 가지는 생물오손 방지막을 형성함으로써, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층을 각각 단독으로만 형성한 경우에 대비하여 상기 생물오손 방지막은 더 작은 표면에너지를 가지며, 상기 거칠기, 상기 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도, 및 상기 더 작은 표면에너지의 생물오손방지 시너지 작용으로 인해, 상기 제2 코팅층을 단독으로만 형성한 경우에 대비하여, 상기 생물오손 방지막의 생물오손 방지율이 더 큰 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the second object, the present invention provides a method of forming a biofouling prevention film on the surface of an implantable medical device. The method for forming an anti-biofouling film on the surface of an implantable medical device includes immersing the implantable medical device in a composition for coating nanoparticles containing biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder, or applying the composition for coating nanoparticles into the body. A primary coating step of spraying or coating the device; and immersing the primary coated implantable medical device in a polymer coating composition comprising a biocompatible polymer of a chain structure, or spraying or coating the polymer coating composition on the primary coated implantable
또한, 바람직하게는 상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 두께보다 상기 생체친화성 나노입자의 크기가 더 크고, 상기 생체친화성 나노입자는 TiO2 또는 벤토나이트인 것을 특징으로 한다.In addition, preferably, the size of the biocompatible nanoparticles is larger than the thickness of the layer by the medical water-soluble binder, and the biocompatible nanoparticles are TiO 2 or bentonite.
본 발명에 따르면, 나노입자의 배열만으로 생물오손 기능을 도입할 수 있으며, 화학적 생물오손 방지 기능이 아닌 물리적 생물오손 방지 기능으로서 잠재적 독성 우려가 없고, 합성하는데 복잡한 단계를 거치는 특정한 화합물을 사용하지 않으며 코팅단계가 간단하므로 저비용으로 대량생산에 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, the biofouling function can be introduced only by the arrangement of nanoparticles, there is no potential toxicity concern as a physical biofouling prevention function rather than a chemical biofouling prevention function, and a specific compound that goes through complicated steps is not used for synthesis. Since the coating step is simple, it can be usefully used for mass production at low cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법에 있어서, 1차로 나노입자를 코팅하는 단계를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법에 있어서, 2차로 사슬구조의 생체친화성 고분자를 코팅하는 단계를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 체내 삽입형 의료기기(의료용 튜브)의 내부 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 체내 삽입형 의료기기(의료용 튜브)의 내부 표면의 코팅층 두께를 나타내는 사진이다((a) TiO2 나노입자+PU 바인더 코팅층, (b) PU 바인더 코팅층).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 체내 삽입형 의료기기(의료용 튜브)의 내부 표면의 거칠기를 나타내는 사진 및 그래프이다((a) PU 의료용 튜브, (b) PU 바인더 코팅층, (c) TiO2 나노입자+PU 바인더 코팅층).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기에 있어서, TiO2 나노입자 단독 코팅 및 TiO2 나노입자와 PEG 고분자로 이중 코팅한 경우의 생물오손 방지율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기에 있어서, 벤토나이트 나노입자 단독 코팅 및 벤토나이드 나노입자와 PEG 고분자로 이중 코팅한 경우의 생물오손 방지율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 삽입형 의료기기(의료용 튜브)에 있어서, 생물오손 방지를 위한 코팅조성물의 유무에 따른 튜브 내의 생물오손 방지 효과를 함침법과 순환법으로 평가한 결과를 나타내는 그래프이다((a) 함침법, (b) 순환법).1 is a schematic diagram of an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an implantable medical device having a biofouling prevention function according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a step of first coating nanoparticles in a method for manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing the step of secondarily coating a biocompatible polymer of a chain structure in the method for manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph of the inner surface of an implantable medical device (medical tube) coated with TiO 2 nanoparticles according to an embodiment of the present invention observed with a scanning electron microscope.
7 is a photograph showing the coating layer thickness of the inner surface of the implantable medical device (medical tube) coated with TiO 2 nanoparticles according to an embodiment of the present invention ((a) TiO 2 nanoparticles + PU binder coating layer, ( b) PU binder coating layer).
8 is a photograph and graph showing the roughness of the inner surface of an implantable medical device (medical tube) coated with TiO 2 nanoparticles according to an embodiment of the present invention ((a) PU medical tube, (b) PU binder Coating layer, (c) TiO 2 nanoparticles + PU binder coating layer).
Figure 9 is showing the biological fouling prevention rate in the case where in the body implantable medical device having a bio fouling prevention according to one embodiment of the invention, the double coated with TiO 2 nanoparticles alone coating and TiO 2 nanoparticles with PEG polymer It is a graph.
10 is a graph showing the biofouling prevention rate in the case of a single coating of bentonite nanoparticles and a double coating of bentonite nanoparticles and a PEG polymer in an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention; to be.
11 is an implantable medical device (medical tube) according to an embodiment of the present invention, showing the results of evaluating the anti-biofouling effect in the tube according to the presence or absence of a coating composition for preventing biofouling by the impregnation method and the circulation method; It is a graph ((a) impregnation method, (b) circulation method).
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.While the present invention is susceptible to various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings and will be described in detail hereinafter. However, it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
본 발명은 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기 코팅용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for coating an implantable medical device for preventing biofouling.
본 발명자들은 체내 삽입형 의료기기, 예컨대 의료용 튜브 내에 간단한 방법 및 적은 비용으로 생체 독성을 나타내지 않고 안전하게 생물오손을 방지할 수 있는 방법을 연구하던 중, 이산화티타늄(TiO2)과 같은 생체친화성 나노입자와 폴리우레탄 바인더를 포함하는 코팅액으로 딥코팅한 경우, 나노입자의 무작위적인 배열로 인해 패터닝의 효과를 가지며, 이러한 나노입자의 패터닝에 의한 표면 에너지의 감소로 생물오손 물질의 부착이 감소됨을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have been studying a method for safely preventing biofouling without exhibiting biotoxicity at low cost and in a simple method and at low cost in an implantable medical device, such as a medical tube, and biocompatible nanoparticles such as titanium dioxide (TiO 2 ) When dip-coating with a coating solution containing a polyurethane binder and a polyurethane binder, it has the effect of patterning due to the random arrangement of nanoparticles, and it has been found that the adhesion of biofouling substances is reduced due to the reduction of surface energy by patterning of these nanoparticles, and , the present invention was completed.
따라서, 본 발명의 특징은 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기 코팅용 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, it is a feature of the present invention to provide a composition for coating an implantable medical device for preventing biofouling, comprising biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder.
상기 생체친화성 나노입자는 생체 내에서 독성을 나타내지 않는 나노입자이면 사용가능하고, 예를 들면, TiO2 또는 벤토나이트를 들 수 있다.The biocompatible nanoparticles can be used as long as they are nanoparticles that do not show toxicity in vivo, for example, TiO 2 or bentonite.
상기 생체친화성 나노입자의 크기는 나노패터닝의 효과를 나타내기 위하여 바인더 층 두께보다 큰 것이 바람직하며, 이를 위해, 상기 생체친화성 나노입자의 두께는 100 nm 내지 10 μm인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The size of the biocompatible nanoparticles is preferably greater than the thickness of the binder layer in order to exhibit the effect of nanopatterning, and for this purpose, the thickness of the biocompatible nanoparticles is preferably 100 nm to 10 μm, but limited thereto it's not going to be
상기 생체친화성 나노입자는 코팅용 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.001 내지 50 중량부로 포함될 수 있는 바, 이러한 범위 내로 포함될 때 나노패터닝의 효과를 극대화할 수 있으므로 바람직하며, 만일 상기 나노입자가 50 중량부를 초과하면, 나노입자의 응집(agglomerate)에 의해서 나노스케일의 표면 패터닝이 생성되지 않을 수 있으며, 의료용 수용성 바인더와의 균일한 혼합이 어려워져 나노입자가 쉽게 탈착될 수 있다.The biocompatible nanoparticles may be included in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total coating composition, so it is preferable to maximize the effect of nanopatterning when included within this range, and if the nanoparticles are 50 parts by weight When the amount is exceeded, nanoscale surface patterning may not be generated due to agglomerate of nanoparticles, and uniform mixing with a medical water-soluble binder becomes difficult, so that nanoparticles may be easily detached.
상기 의료용 수용성 바인더는 경화 후 물에 대한 내성이 강해야 하며, 생체친화성이 있어야 한다. 또한 코팅하고자 하는 튜브 표면에 적합하여 생체친화성 나노입자를 곡면에도 잘 부착할 수 있어야 한다. 이러한 수용성 바인더는 의료용 폴리우레탄을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The water-soluble medical binder should have strong resistance to water after curing and should have biocompatibility. In addition, it should be suitable for the surface of the tube to be coated so that the biocompatible nanoparticles can be well attached to the curved surface. The water-soluble binder may include, but is not limited to, medical grade polyurethane.
또한, 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자를 더 포함할 수 있다.In addition, the composition for coating according to the present invention may further include a biocompatible polymer having a chain structure having a degree of freedom in shape.
상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도를 갖기 때문에 생물오손 물질이 접근하여도 쉽게 부착하지 못하거나, 부착된 생물오손 물질이 쉽게 떨어져 나갈 수 있다. 이에, 나노입자의 표면 패터닝과 결합시 생물오손 방지 기능성 효과를 증가시켜 시너지 효과를 얻을 수 있다.Since the biocompatible polymer of the chain structure has a degree of freedom in shape due to rotation of the C-C bond, it may not be easily attached even if a biofouling material approaches, or the attached biofouling material may be easily removed. Accordingly, it is possible to obtain a synergistic effect by increasing the functional effect of preventing biofouling when combined with the surface patterning of nanoparticles.
이러한 사슬구조의 생체친화성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG), 세트리모늄브로마이드(Cetrimonium bromide, CTAB), (HS(CH3)11(OCH2CH2)n)mOH(n은 1~100의 정수, m은 1~100의 정수) 및 HS(CH3)10CH3 으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.The biocompatible polymer of such a chain structure is polyethylene glycol (PEG), cetrimonium bromide (CTAB), (HS(CH 3 ) 11 (OCH 2 CH 2 ) n ) m OH (n is 1 An integer of ~100, m is an integer of 1-100) and HS(CH 3 ) 10 CH 3 It may be selected from the group consisting of.
또한, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 상기 나노입자와 정전기적 인력으로 결합되므로, 상기 나노입자의 전하와 반대 전하로 대전되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 나노입자를 TiO2로 사용하고, 생체 친화성 고분자를 PEG로 사용하는 경우에는 상기 TiO2가 음전하를 띄기 때문에, 사용되는 PEG는 전체적으로 양전하를 띄도록 말단에 아민기가 결합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, since the biocompatible polymer of the chain structure is coupled to the nanoparticles by electrostatic attraction, it is preferable to use a charge opposite to the charge of the nanoparticles. For example, when the nanoparticles are used as TiO 2 and the biocompatible polymer is used as PEG, since TiO 2 has a negative charge, the PEG used has an amine group bonded to the terminal so as to have a positive charge as a whole. It is preferable to use
또한 바람직하게는, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 코팅용 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.001 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 만일 이러한 범위를 벗어나 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자가 과량으로 사용되는 경우, 불필요한 재료비용이 상승하고, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자가 너무 촘촘하게 부착되어 상기 사슬구조의 형태의 자유도에 제약이 따르므로 생물오손 방지 효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.Also preferably, the biocompatible polymer of the chain structure may be included in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total coating composition. If the biocompatible polymer of the chain structure is used in excess outside of this range, unnecessary material cost increases, and the biocompatible polymer of the chain structure is attached too tightly, thereby limiting the degree of freedom in the form of the chain structure. Therefore, there may be a problem that the effect of preventing biofouling is lowered.
또한, 본 발명은 상기 생물오손 방지를 위한 코팅용 조성물로 표면 상에 코팅된, 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기를 제공한다.In addition, the present invention provides an implantable medical device having an anti-biofouling function, coated on the surface with the coating composition for preventing biofouling.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 모식도이다.1 and 2 are schematic diagrams of an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기는 상기 체내 삽입형 의료기기, 예를 들면 의료용 튜브(30)의 내부 표면에 생체친화성 나노입자(10) 및 의료용 수용성 바인더(20)를 포함하는 코팅용 조성물이 코팅된 형태일 수 있다.Referring to FIG. 1 , the implantable medical device having a biofouling prevention function according to the present invention includes
본 발명에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기는 상기 생체친화성 나노입자의 무작위적인 배열로 인해 패터닝의 효과를 가지며, 이러한 나노입자의 패터닝에 의한 표면에너지의 감소로 생물오손 물질의 부착력을 감소시킴으로써 생물오손을 방지할 수 있다.The implantable medical device having an anti-biofouling function according to the present invention has the effect of patterning due to the random arrangement of the biocompatible nanoparticles, and the adhesion of the biofouling material due to the reduction of surface energy due to the patterning of the nanoparticles Biofouling can be prevented by reducing
상기 생체친화성 나노입자(10) 및 의료용 수용성 바인더(20)에 대한 설명은 코팅용 조성물에서 설명한 바와 동일하므로, 중복 기재를 피하기 위하여 생략한다.Descriptions of the
이때, 상기 체내 삽입형 의료기기(30)는 의료용으로 사용되는 튜브일 수 있으며, 바람직하게는 기관절개튜브일 수 있다.In this case, the implantable
또한, 본 발명에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기는 생물오손 방지 기능성 효과를 증가시키기 위해, 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 코팅용 조성물이 체내 삽입형 의료기기의 내부 표면 상에 1차로 코팅되고, 상기 1차 코팅 상에 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 코팅용 조성물이 2차로 코팅되는 형태로 제조될 수 있다.In addition, in the implantable medical device having an anti-biofouling function according to the present invention, a coating composition comprising biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder is applied to the inner surface of the implantable medical device in order to increase the functional effect of preventing biofouling. It may be prepared in a form in which a coating composition is first coated on the first coating, and a coating composition comprising a biocompatible polymer having a chain structure having a degree of freedom in shape is secondarily coated on the first coating.
만일, 생체친화성 나노입자, 의료용 수용성 바인더와 사슬구조의 생체친화성 고분자를 한꺼번에 혼합하여 코팅하게 되면, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자가 바인더와 먼저 반응하여 바인더 내부에 갇힌 상태로 코팅이 되거나, 표면에 고르게 분포하지 못하는 문제가 있으므로, 1차로 나노입자의 코팅을 진행한 후에, 2차로 사슬구조의 생체친화성 고분자의 코팅을 진행하는 것이 바람직하다.If the biocompatible nanoparticles, medical water-soluble binder, and the biocompatible polymer of a chain structure are mixed and coated at once, the biocompatible polymer of the chain structure reacts with the binder first and is coated in a state trapped inside the binder or , since there is a problem in that it cannot be evenly distributed on the surface, it is preferable to proceed with coating of the biocompatible polymer of the chain structure after the coating of the nanoparticles firstly.
이런 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자(40)가 나노입자(10)와 정전기적 결합을 통하여 상기 나노입자 상에 부착하며, 부착된 사슬구조의 생체친화성 고분자는 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도를 갖기 때문에 생물오손 물질이 접근하여도 쉽게 부착하지 못하거나, 부착된 생물오손 물질이 쉽게 떨어져 나가므로 생물오손 방지 기능성 효과를 증가시킬 수 있다.In this case, as shown in FIG. 2, the
상기 사슬구조의 생체친화성 고분자(40)에 대한 설명은 코팅용 조성물에서 설명한 바와 동일하므로, 중복 기재를 피하기 위하여 생략한다.Since the description of the
또한, 본 발명은 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법에 있어서, 1차로 나노입자를 코팅하는 단계를 나타내는 모식도이다.4 is a schematic diagram showing the step of first coating nanoparticles in the method for manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법은 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 나노입자 코팅용 조성물로 체내 삽입형 의료기기를 코팅하는 단계(S10)을 포함한다.3 and 4, the method for manufacturing an implantable medical device having an anti-biofouling function according to the present invention is a composition for coating nanoparticles comprising biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder. and coating (S10).
이때, 상기 나노입자 코팅용 조성물은 전술한 바와 같으며, 코팅 방법은 상기 나노입자 코팅용 조성물에 체내 삽입형 의료기기를 침지하거나, 상기 나노입자 코팅용 조성물을 체내 삽입형 의료기기에 분무 또는 코팅함으로써 수행할 수 있다.At this time, the composition for coating nanoparticles is as described above, and the coating method is performed by immersing the implantable medical device in the composition for coating nanoparticles, or spraying or coating the composition for coating nanoparticles on the implantable medical device. can do.
또한, 생물오손 방지 기능성 효과를 증가시키기 위해, 상기 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기에 추가적으로 사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 고분자 코팅용 조성물로 2차 코팅하는 단계(S20)를 더 수행할 수 있다.In addition, in order to increase the anti-biofouling functional effect, the secondary coating step (S20) is further performed with a polymer coating composition comprising a chain structure biocompatible polymer in addition to the first coated body implantable medical device. can
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기의 제조방법에 있어서, 2차로 사슬구조의 생체친화성 고분자를 코팅하는 단계를 나타내는 모식도이다.5 is a schematic diagram showing the step of secondarily coating a biocompatible polymer of a chain structure in the method for manufacturing an implantable medical device having a biofouling prevention function according to an embodiment of the present invention.
이때, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자 코팅용 조성물은 전술한 바와 같으며, 코팅 방법은 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자 코팅용 조성물에 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기를 침지하거나, 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자 코팅용 조성물을 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기에 분무 또는 코팅함으로써 수행할 수 있다.At this time, the composition for coating the biocompatible polymer of the chain structure is the same as described above, and the coating method is to immerse the first coated body implantable medical device in the composition for coating the biocompatible polymer of the chain structure, or the chain structure It can be carried out by spraying or coating the composition for coating the biocompatible polymer of the first coated body implantable medical device.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 제조예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 제조예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 제조예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred preparation example (example) is presented to help the understanding of the present invention. However, the following preparation examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following preparation examples.
<< 제조예manufacturing example 1> 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기(의료용 튜브)의 제조 1> Manufacture of implantable medical device (medical tube) with biofouling prevention function
(1) (One) TiOTiO 22 나노입자 코팅액의 제조 Preparation of nanoparticle coating solution
50 g의 TiO2 나노입자를 125 mL 증류수에 분산시킨 TiO2 현탁액에, 폴리우레탄이 35% 포함된 수용성 폴리우레탄 바인더를 375 mL 혼합한 뒤 균질화기(homogenizer)를 이용하여 30분간 3000 rpm으로 혼합하여 나노입자의 패터닝을 위한 코팅액을 제조하였다.50 g of TiO 2 nanoparticles were dispersed in 125 mL of distilled water in TiO 2 suspension, and 375 mL of a water-soluble polyurethane binder containing 35% polyurethane was mixed and then mixed at 3000 rpm for 30 minutes using a homogenizer. Thus, a coating solution for patterning nanoparticles was prepared.
(2) 의료용 튜브 내부 표면에 나노입자 코팅액으로 코팅(2) Coating the inner surface of the medical tube with a nanoparticle coating solution
의료용 튜브로는 대표적으로 의료용으로 많이 사용되는 폴리우레탄 재질의 튜브를 사용하였으며, 의료용 튜브 내부만을 나노입자로 표면 패터닝을 하기 위하여, 튜브 외부를 추후 제거하기 쉬운 테프론 테이프로 감싸주었다. As a medical tube, a polyurethane tube, which is typically used for medical purposes, was used, and in order to pattern the surface of only the inside of the medical tube with nanoparticles, the outside of the tube was wrapped with Teflon tape that is easy to remove later.
이후, 딥코터를 이용하여 상기 나노입자 패터닝을 위한 코팅액을 상기 의료용 튜브 내부에 1.0 mm/s의 코팅 속도로 딥코팅 한 후, 폴리우레탄 바인더의 경화를 위하여 100℃ 오븐에서 30분간 건조시켜 생물오손 방지 기능을 갖는 의료용 튜브(T@PU)를 제조하였다.Thereafter, using a dip coater, the coating solution for patterning the nanoparticles is dip-coated inside the medical tube at a coating speed of 1.0 mm/s, and then dried in an oven at 100° C. for 30 minutes for curing of the polyurethane binder for biofouling. A medical tube (T@PU) with an preventive function was prepared.
<< 제조예manufacturing example 2> 생물오손 방지 기능을 갖는 의료용 튜브의 제조 2> Manufacture of medical tube with anti-biofouling function
(1) 나노입자 코팅액의 제조(1) Preparation of nanoparticle coating solution
50 g의 TiO2 나노입자를 125 mL 증류수에 분산시킨 TiO2 현탁액에, 폴리우레탄이 35% 포함된 수용성 폴리우레탄 바인더를 375 mL 혼합한 뒤 균질화기(homogenizer)를 이용하여 30분간 3000 rpm으로 혼합하여 나노입자의 패터닝을 위한 코팅액을 제조하였다.50 g of TiO 2 nanoparticles were dispersed in 125 mL of distilled water in TiO 2 suspension, and 375 mL of a water-soluble polyurethane binder containing 35% polyurethane was mixed and then mixed at 3000 rpm for 30 minutes using a homogenizer. Thus, a coating solution for patterning nanoparticles was prepared.
(2) 의료용 튜브 내에 나노입자 코팅액으로 1차 코팅(2) Primary coating with nanoparticle coating solution in medical tube
의료용 튜브로는 대표적으로 의료용으로 많이 사용되는 폴리우레탄 재질의 튜브를 사용하였으며, 의료용 튜브 내부만을 나노입자로 표면 패터닝을 하기 위하여, 튜브 외부를 추후 제거하기 쉬운 테프론 테이프로 감싸주었다. As a medical tube, a polyurethane tube, which is typically used for medical purposes, was used, and in order to pattern the surface of only the inside of the medical tube with nanoparticles, the outside of the tube was wrapped with Teflon tape that is easy to remove later.
이후, 딥코터를 이용하여 상기 나노입자 패터닝을 위한 코팅액을 상기 의료용 튜브 내부에 1.0 mm/s의 코팅 속도로 딥코팅 한 후, 폴리우레탄 바인더의 경화를 위하여 100℃ 오븐에서 30분간 건조시켰다.Thereafter, the coating solution for patterning the nanoparticles was dip-coated inside the medical tube at a coating speed of 1.0 mm/s using a dip coater, and then dried in an oven at 100° C. for 30 minutes for curing of the polyurethane binder.
(3) PEG 코팅액의 제조(3) Preparation of PEG coating solution
PEG-Amine (MW5000)을 0.1 mg/mL의 농도가 되도록 증류수에 용해시켜 PEG 코팅액을 제조하였다.PEG-Amine (MW5000) was dissolved in distilled water to a concentration of 0.1 mg/mL to prepare a PEG coating solution.
(4) 의료용 튜브 내에 PEG 코팅액으로 2차 코팅(4) Secondary coating with PEG coating solution in medical tube
제조된 PEG 코팅액이 들어있는 딥코터에, 튜브 내부에 상기 나노입자가 패터닝된 튜브를 넣고 0.05 mm/s의 속도로 딥코팅을 수행하여, 상기 PEG 코팅액을 2차로 코팅한 후 100℃ 오븐에서 30분간 건조시켜 생물오손 방지 기능을 갖는 의료용 튜브를 제조하였다.In a dip coater containing the prepared PEG coating solution, put the nanoparticle patterned tube inside the tube and dip coating at a speed of 0.05 mm / s to coat the PEG coating solution a second time, then 30 in an oven at 100 ° C. It was dried for a minute to prepare a medical tube having a biofouling prevention function.
<< 제조예manufacturing example 3~4> 생물오손 방지 기능을 갖는 의료용 튜브의 제조 3-4> Manufacture of medical tube with anti-biofouling function
나노입자로서 TiO2 대신 1% 벤토나이트(Bentonite)를 사용하는 것을 제외하고는 제조예 1 및 2와 동일한 방법으로 수행하여 생물오손 방지 기능을 갖는 의료용 튜브를 제조하였다.A medical tube having a biofouling prevention function was prepared in the same manner as in Preparation Examples 1 and 2, except that 1% bentonite was used instead of TiO 2 as nanoparticles.
<< 비교예comparative example 1> 1>
코팅을 수행하지 않은 의료용 튜브(bare PU)를 사용하였다.An uncoated medical tube (bare PU) was used.
<< 비교예comparative example 2> 2>
의료용 폴리우레탄 단독으로 코팅한 의료용 튜브(PU@PU)를 제조하였다.A medical tube (PU@PU) coated with medical polyurethane alone was prepared.
<< 실험예Experimental example 1> 표면 1> Surface 모폴로지morphology 및 코팅층 두께 측정 and coating layer thickness measurement
제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 의료용 튜브를 메스를 이용하여 1 cm 길이로 재단한 후, 하나는 재단한 튜브의 단면이 보이도록 샘플 홀더 상에 부착시키고, 다른 하나는 표면이 보이도록 샘플 홀더 상에 부착시켰다.After cutting the medical tube prepared in Preparation Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 to a length of 1 cm using a scalpel, one is attached to the sample holder so that the cross-section of the cut tube is visible, and the other is the surface was attached to the sample holder so that it was visible.
다음으로 60초간 샘플 표면에 Pt/Pd를 코팅한 다음, 주사전자현미경(FEG Quanta 250, FEI)을 이용하여 표면 및 단면 이미지를 측정하여 각각 도 6 및 도 7에 나타내었고, 원자간력 현미경(AFM; NX-10)을 이용하여 표면 거칠기를 측정하여 도 8에 나타내었다.Next, Pt/Pd was coated on the sample surface for 60 seconds, and then surface and cross-sectional images were measured using a scanning electron microscope (FEG Quanta 250, FEI) and shown in FIGS. 6 and 7, respectively, and an atomic force microscope ( The surface roughness was measured using AFM; NX-10) and is shown in FIG. 8 .
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 의료용 튜브의 내부 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.6 is a photograph of the inner surface of a medical tube coated with TiO 2 nanoparticles according to an embodiment of the present invention observed with a scanning electron microscope.
도 6에 나타낸 바와 같이, 표면 상에 구형의 TiO2 나노입자들이 상대적으로 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6 , it can be seen that spherical TiO 2 nanoparticles are relatively uniformly distributed on the surface.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 의료용 튜브의 내부 표면의 코팅층 두께를 나타내는 사진이고, 이때 (a)는 제조예 1의 TiO2 나노입자+PU 바인더 코팅층을 나타내며, (b)는 비교예 2의 PU 바인더 코팅층을 나타낸다.Figure 7 is a photograph showing the coating layer thickness of the inner surface of the medical tube coated with TiO 2 nanoparticles according to an embodiment of the present invention , in this case (a) is TiO 2 nanoparticles + PU binder coating layer of Preparation Example 1 , (b) represents the PU binder coating layer of Comparative Example 2.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 코팅층의 두께는 4.49 μm를 나타냄으로서, PU 바인더 코팅층(2.3 μm)에 비해 나노입자로 인하여 좀 더 두꺼운 코팅막이 형성되었다. 코팅막의 두께가 두꺼워진 것은 무기 입자의 존재가 딥코팅 동안에 점도를 향상시킴으로써 상대적으로 두꺼운 층을 만들게 되는 것으로 사료된다. 그러나, TiO2 코팅막의 두께가 10 μm 미만으로 형성되었으므로, 이러한 코팅막은 기계적으로 유연하고, 따라서 다양한 분야에서 적용될 수 있다. 7, the thickness of the coating layer coated with TiO 2 nanoparticles according to the present invention was 4.49 μm, and a thicker coating film was formed due to the nanoparticles compared to the PU binder coating layer (2.3 μm). It is thought that the thickening of the coating film makes a relatively thick layer by the presence of inorganic particles improving the viscosity during dip coating. However, since the thickness of the TiO 2 coating film was formed to be less than 10 μm, this coating film is mechanically flexible, and thus can be applied in various fields.
한편, 비록 무기 나노입자의 존재에도 불구하고, 본 발명에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 코팅층은 딥 코팅에 의해 균일한 두께로 형성되었다. 이는 TiO2 나노입자가 구형의 형태, 작은 입자 크기 및 균일한 분산도를 가지므로, 코팅액에 균일하게 분산되어 코팅층 전체에 잘 분산될 수 있었던 것으로 사료된다.Meanwhile, despite the presence of inorganic nanoparticles , the coating layer coated with TiO 2 nanoparticles according to the present invention was formed to a uniform thickness by dip coating. It is considered that since TiO 2 nanoparticles have a spherical shape, small particle size, and uniform dispersion, they were uniformly dispersed in the coating solution and well dispersed throughout the coating layer.
이는 본 발명의 코팅 방법이 대량생산에도 유용하게 적용될 수 있는 가능성이 있음을 나타낸다.This indicates that the coating method of the present invention has the potential to be usefully applied to mass production.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 의료용 튜브의 내부 표면의 거칠기를 나타내는 사진 및 그래프이고, 이때 (a)는 비교예 1의 PU 의료용 튜브이고, (b)는 비교예 2의 PU 바인더 코팅층을 나타내며, (c)는 제조예 1의 TiO2 나노입자+PU 바인더 코팅층을 나타낸다. 8 is a photograph and graph showing the roughness of the inner surface of a medical tube coated with TiO 2 nanoparticles according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a PU medical tube of Comparative Example 1, (b) is It shows the PU binder coating layer of Comparative Example 2, (c) shows the TiO 2 nanoparticles + PU binder coating layer of Preparation Example 1.
도 8에 나타낸 바와 같이, 코팅을 수행하지 않은 PU 의료용 튜브(a)는 특별한 돌출부가 나타나지 않으므로, 표면 거칠기 값(Ra)는 2.83 nm로서 매우 낮은 값을 나타내었고, PU 바인더만 코팅한 경우(b)에도 평평하여 Ra 값은 4.63 nm으로 상대적으로 낮은 값을 나타내었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따라 TiO2 나노입자로 코팅된 경우(c)에는 표면 상에 나노입자들이 무작위하게 분포되어 있음이 명백히 관찰되었고, 이를 통해 입자들이 대부분은 PU 바인더 매트릭스 내에 위치하고, 부분적으로 밖으로 돌출되어 무작위 나노패턴을 형성하는 것으로 나타났다. 그리고 표면 거칠기 값(Ra)은 14.07 nm으로써, 코팅을 수행하지 않은 PU 의료용 튜브(a) 및 PU 바인더만 코팅한 PU 의료용 튜브(b)와 비교할 때 상당히 표면 거칠기 값이 증가함을 확인하였다.As shown in Figure 8, the PU medical tube (a) without coating does not show any special protrusions, so the surface roughness value (Ra) is 2.83 nm, which is a very low value, and when only the PU binder is coated (b) ), the Ra value was relatively low at 4.63 nm. However, according to an embodiment of the present invention, when coated with TiO 2 nanoparticles (c), it was clearly observed that the nanoparticles were randomly distributed on the surface, through which most of the particles were located in the PU binder matrix, It was found to partially protrude outward to form random nanopatterns. And the surface roughness value (Ra) was 14.07 nm, and it was confirmed that the surface roughness value was significantly increased compared to the PU medical tube without coating (a) and the PU medical tube coated with only the PU binder (b).
이러한 표면 거칠기의 증가는 생물오손 물질들의 부착을 억제함으로써, 생물오손 방지 효과를 향상시킬 수 있다.This increase in surface roughness suppresses adhesion of biofouling materials, thereby improving the anti-biofouling effect.
<< 실험예Experimental example 2> 세포주에서의 독성평가 2> Toxicity evaluation in cell lines
본 발명에 따른 의료용 코팅용 조성물이 체내에 독성을 미치는지 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.In order to find out whether the composition for medical coating according to the present invention is toxic to the body, the following experiment was performed.
구체적으로, 인간기관지상피세포주(Human bronchical epitehlial cell, BEAS-2B)를 50,000 cell/mL가 되도록 배양한 후, 배양한 세포를 100 μL 씩 96 well plate에 넣고 24시간 동안 37℃ CO2 인큐베이터에서 배양하였다.Specifically, a human bronchial epithelial cell line was cultured so that the 50,000 cell / mL to (Human bronchical epitehlial cell, BEAS- 2B), into the cultured cells in each 100 μL 96 well plate incubated at 37 ℃ CO 2 incubator for 24 hours did.
다음으로, 배양한 cell에 제조예 1의 TiO2 나노입자를 포함하는 코팅용 조성물 및 비교예 2의 PU 바인더를 포함하는 코팅용 조성물의 농도가 1,000, 500, 250, 100, 50, 25, 10, 5, 1, 0.1 ㎍/mL 농도가 되도록 제조한 현탁액을 각각 처리하고 24시간 동안 배양하였고, 대조군(Control)으로 나노입자를 처리하지 않은 cell만을 배양하였다. Next, the concentration of the coating composition containing the TiO 2 nanoparticles of Preparation Example 1 and the coating composition containing the PU binder of Comparative Example 2 in the cultured cell is 1,000, 500, 250, 100, 50, 25, 10 , 5, 1 and 0.1 μg/mL of the prepared suspensions were treated and cultured for 24 hours, and only cells not treated with nanoparticles were cultured as a control.
24시간 배양 후 나노입자의 현탁액을 제거한 후 Phosphate buffered saline (PBS) 용액을 이용하여 두 번 세척하고, 세척 후 200 μL 세포배양액을 각 well에 넣고 추가로 20 μL의 EZ-cytox 시약을 추가하여 두 시간 동안 배양하였다.After 24 hours of incubation, remove the nanoparticle suspension and wash twice with Phosphate buffered saline (PBS) solution. After washing, put 200 μL of cell culture solution into each well, and add 20 μL of EZ-cytox reagent. incubated for hours.
비교를 위해 세포를 배양하지 않은 깨끗한 well에 세포배양액 200 μL와 20 μL의 EZ-cytox 용액을 넣고 blank로 사용하였다.For comparison, 200 µL of cell culture medium and 20 µL of EZ-cytox solution were put into a clean well where cells were not cultured and used as a blank.
배양 후 쉐이커를 이용하여 5분간 쉐이킹 한 후, 마이크로플레이트리더를 이용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하고, 세포의 생존율(IC50)을 하기 수학식 1을 이용하여 계산하였다.After incubation, the cells were shaken for 5 minutes using a shaker, absorbance was measured at 450 nm using a microplate reader, and the cell viability (IC 50 ) was calculated using
[수학식 1][Equation 1]
그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The results are shown in Table 1 below.
표 1에 나타낸 바와 같이, 의료용 PU 바인더 및 TiO2 나노입자는 IC50이 각각 3,212 μg/mL 및 161.5 μg/mL을 나타냄으로써, 생체 독성을 나타내지 않고, 안전하며 생체친화성이 있는 것을 알 수 있으며, 이에 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 의료 기기에 유용하게 사용될 수 있다.As shown in Table 1, the medical PU binder and TiO 2 nanoparticles have IC 50 of 3,212 μg/mL and 161.5 μg/mL, respectively, indicating that they do not exhibit biotoxicity, are safe, and have biocompatibility. , Accordingly, the coating composition according to the present invention can be usefully used in medical devices.
<< 실험예Experimental example 3> 표면 에너지 측정 3> Measure surface energy
표면에너지는 생물오손에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이며, 코팅층의 낮은 표면 에너지는 액체 등의 생물오손의 흡착을 방지한다.Surface energy is one of the important factors affecting biofouling, and the low surface energy of the coating layer prevents adsorption of biofouling such as liquid.
이에, 본 발명의 코팅용 조성물의 생물오손 방지 효과를 알아보기 위하여 상기 코팅용 조성물로 코팅된 코팅층의 표면 에너지를 측정하였다.Accordingly, the surface energy of the coating layer coated with the coating composition was measured in order to examine the biofouling prevention effect of the coating composition of the present invention.
구체적으로, 3가지의 상이한 용매(물, 에틸렌 글리콜, 액상 디아이오도메탄)를 3 μL씩 필름 표면 상에 떨어뜨린다음, 접촉각 미터(SDS-TEZD, FEMTOFAB, 성남, 대한민국)를 이용하여 접촉각을 측정하였다.Specifically, 3 μL of 3 different solvents (water, ethylene glycol, liquid diiodomethane) were dropped on the film surface, and then the contact angle was measured using a contact angle meter (SDS-TEZD, FEMTOFAB, Seongnam, Korea). did.
코팅된 필름의 표면 에너지는 Lifshitz-van der Waals 및 루이스 산-염기 방법에 기초한 하기 수학식 2에 따라 계산하였다.The surface energy of the coated film was calculated according to
[수학식 2][Equation 2]
(상기 수학식에서,(In the above formula,
θ는 접촉각이고, θ is the contact angle,
i는 용매 수(solvent number)이고, i is the solvent number,
γ는 표면 에너지이고, γ is the surface energy,
LW는 런던 분산력(London dispersion), 키솜 상호작용(Keesom dipole-dipole) 및 디바이 상호작용(Debye induction)을 포함하는 Lifshitz-van der Waals 상호작용이고, LW is a Lifshitz-van der Waals interaction, including London dispersion, Keesom dipole-dipole and Debye induction,
AB는 루이스 산-염기 상호작용이고, AB is a Lewis acid-base interaction,
γ+는 루이스 산(전자 받개)이고, γ + is a Lewis acid (electron acceptor),
γ-는 루이스 염기(전자 주개)이다.)γ - is a Lewis base (electron donor).
계산 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The calculation results are shown in Table 2 below.
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 나노입자 코팅용 조성물로 코팅된 코팅층의 최종 표면 에너지(γsv )는 68.8 mJ/m2 로서, PU 바인더로 코팅된 코팅층(73.5 mJ/m2) 비해 표면 에너지가 감소된 것으로 나타났다. As shown in Table 2, the final surface energy (γ sv ) of the coating layer coated with the composition for coating nanoparticles according to the present invention is 68.8 mJ/m 2 , compared to the coating layer coated with the PU binder (73.5 mJ/m 2 ) It was found that the surface energy was reduced.
따라서, 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 나노입자 패터닝에 의해 표면 에너지가 감소됨으로써 생물오손 물질들의 부착을 억제하고, 이로부터 생물오손 방지 효과를 나타낼 수 있다.Therefore, the composition for coating according to the present invention can suppress the adhesion of biofouling materials by reducing surface energy by nanoparticle patterning, thereby exhibiting an effect of preventing biofouling.
<< 실험예Experimental example 4> 생물오손 방지율 평가 실험 4> Biofouling prevention rate evaluation test
본 발명에 따른 의료기기 코팅용 조성물의 생물오손 방지 효과를 다음과 같은 방법으로 평가하였다.The biofouling effect of the composition for coating a medical device according to the present invention was evaluated in the following way.
구체적으로, 생물오손 물질로써 뮤신(Mucin)을 이용하였으며, 10 g의 뮤신을 100 mL 증류수에 용해시켜 10% 뮤신 용액을 제조하였다.Specifically, mucin was used as a biofouling material, and 10 g of mucin was dissolved in 100 mL distilled water to prepare a 10% mucin solution.
이후, 제조예 1, 제조예 2, 제조예 3, 제조예 4, 대조군으로서 비교예 1에서 제조된 의료용 튜브를 메스를 이용하여 1 cm 길이로 재단한 후 샘플의 코팅된 표면을 10% 뮤신 용액에 담근 후, 90분간 37℃ 오븐에 넣고 방치시켰으며, 이후 상기 코팅된 표면에 염색시약인 알시안블루로 염색한 후, 잔여 뮤신에 염색된 알시안블루를 녹여내기 위하여, 30% H2O2 용액 3 mL에 샘플들을 넣고 30분간 초음파 처리를 하였다.After that, the medical tube prepared in Preparation Example 1, Preparation Example 2, Preparation Example 3, Preparation Example 4, and Comparative Example 1 as a control was cut to a length of 1 cm using a scalpel, and then the coated surface of the sample was coated with a 10% mucin solution. After immersing in the oven, it was put in an oven at 37° C. for 90 minutes and left to stand, and then, after staining the coated surface with Alcian Blue, a dyeing reagent, in order to dissolve the Alcian Blue dyed in the remaining mucin, 30% H 2 O 2 Samples were placed in 3 mL of the solution and sonicated for 30 minutes.
이후, 각 샘플에서 200 μL의 용액을 취해서 96 well plate에 넣고 마이크로플레이트리더를 이용하여 UV 파장 495 nm에서 흡광도를 측정하여 O.D.(Optical density)값을 계산하고, 그 결과를 도 9 및 도 10에 나타내었다.Thereafter, 200 μL of a solution from each sample was placed in a 96 well plate and absorbance was measured at UV wavelength 495 nm using a microplate reader to calculate the OD (Optical Density) value, and the results are shown in FIGS. 9 and 10 indicated.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물오손 방지 기능을 갖는 체내 삽입형 의료기기에 있어서, TiO2 나노입자 단독 코팅과 TiO2 나노입자와 PEG 고분자로 이중 코팅한 경우의 생물오손 방지율을 나타내는 그래프이고, 도 10은 벤토나이트 나노입자 단독 코팅과 벤토나이드 나노입자와 PEG 고분자로 이중 코팅한 경우의 생물오손 방지율을 나타내는 그래프이다.Figure 9 is showing the biological fouling prevention rate in the case where in the body implantable medical device having a bio fouling prevention according to one embodiment of the invention, the double coated with TiO 2 nanoparticles alone coated with TiO 2 nanoparticles with PEG polymer It is a graph, and FIG. 10 is a graph showing the biofouling prevention rate in the case of single coating of bentonite nanoparticles and double coating of bentonide nanoparticles and PEG polymer.
도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 코팅용 조성물이 체내 삽입형 의료기기의 내부 표면 상에 1차로 코팅된 경우에는 나노패터닝으로 인해 70% 정도의 생물오손 방지 효과가 나타났으며, 나노입자와 PEG 고분자로 이중 코팅한 경우에는 생물오손 방지 효과가 약 96%까지 증가하는 것으로 나타났다.9 and 10, when the coating composition comprising biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder according to the present invention is first coated on the inner surface of an implantable medical device, 70 due to nanopatterning % of the biofouling prevention effect was shown, and in the case of double coating with nanoparticles and PEG polymer, the biofouling prevention effect was increased to about 96%.
따라서, 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 나노입자 패터닝 및 사슬구조의 고분자에 의해 생물오손 물질들의 부착을 억제하고, 이로부터 생물오손 방지 효과를 나타낼 수 있다.Therefore, the coating composition according to the present invention can suppress the adhesion of biofouling substances by the nanoparticle patterning and the polymer of the chain structure, thereby exhibiting the biofouling prevention effect.
또한, 실제로 본 발명에 따라 코팅된 의료용 튜브의 생물오손 방지 효과를 알아보기 위해 함침법과 순환법을 이용하여 실험을 수행하였다.In addition, in order to find out the effect of preventing biofouling of the medical tube coated according to the present invention, an experiment was performed using the impregnation method and the circulation method.
(a) (a) 함침법impregnation
50 g의 뮤신을 450 mL 증류수에 녹이고 알시안블루 50 mL를 혼합하여 뮤신 알시안블루 혼합 용액을 제조하였다.50 g of mucin was dissolved in 450 mL of distilled water and 50 mL of alcian blue was mixed to prepare a mucin alcian blue mixed solution.
다음으로, 제조예 2, 대조군으로서 비교예 1에서 제조된 의료용 튜브들 내에 상기 뮤신 알시안블루 혼합 용액을 채우고 파라필름(Parafilm)을 이용하여 양끝을 밀봉하였다. 이후, 상기 뮤신 알시안블루 혼합 용액을 채운 튜브들을 90분간 37℃ 오븐에 넣고 방치시켰으며, 이후 상기 뮤신 알시안블루 혼합 용액을 제거하고, 인산완충액(Phosphate Buffer Saline, PBS) 2 mL를 이용하여 세척한 후, 상온에서 세운 채로 건조시켰다.Next, the mucin alcian blue mixed solution was filled in the medical tubes prepared in Preparation Example 2 and Comparative Example 1 as a control, and both ends were sealed using Parafilm. Thereafter, the tubes filled with the mucin alcian blue mixed solution were placed in an oven at 37° C. for 90 minutes and left to stand, then the mucin alcian blue mixed solution was removed, and 2 mL of Phosphate Buffer Saline (PBS) was used. After washing, it was dried while standing at room temperature.
다음으로, 튜브 내 잔여 뮤신 알시안블루를 녹여내기 위하여, 30% H2O2 용액 3 mL에 1 cm 길이로 재단한 튜브를 넣고 30분간 초음파 처리를 하였다.Next, in order to dissolve the residual mucin Alcian Blue in the tube, a tube cut to a length of 1 cm was placed in 3 mL of a 30% H 2 O 2 solution and sonicated for 30 minutes.
이후, 각 샘플에서 200 μL의 용액을 취해서 96 well plate에 넣고 마이크로플레이트리더를 이용하여 UV 파장 495 nm에서 흡광도를 측정하여 O.D.(Optical density)값을 계산하고, 그 결과를 도 11(a)에 나타내었다.Thereafter, 200 μL of a solution from each sample was placed in a 96 well plate and absorbance was measured at UV wavelength 495 nm using a microplate reader to calculate the OD (Optical Density) value, and the result is shown in FIG. 11(a). indicated.
(b) 순환법(b) cycle method
제조예 2, 대조군으로서 비교예 1에서 제조된 의료용 튜브들 내부에 상기 뮤신 알시안블루 혼합 용액을 튜브연동식 펌프를 이용하여 일주일간 37℃에서 순환시켜주었다. 이후, 상기 뮤신 알시안블루 혼합 용액을 제거하고, 인산완충액(Phosphate Buffer Saline, PBS) 2 mL를 이용하여 세척한 후, 상온에서 세운 채로 건조시켰다.Preparation Example 2, as a control, the mucin alcian blue mixed solution inside the medical tubes prepared in Comparative Example 1 was circulated at 37° C. for one week using a tube peristaltic pump. Thereafter, the mucin alcian blue mixed solution was removed, washed with 2 mL of phosphate buffer (PBS), and dried while standing at room temperature.
다음으로, 튜브 내 잔여 뮤신 알시안블루를 녹여내기 위하여, 30% H2O2 용액 3 mL에 1 cm 길이로 재단한 튜브를 넣고 30분간 초음파 처리를 하였다.Next, in order to dissolve the residual mucin Alcian Blue in the tube, a tube cut to a length of 1 cm was placed in 3 mL of a 30% H 2 O 2 solution and sonicated for 30 minutes.
이후, 각 샘플에서 200 μL의 용액을 취해서 96 well plate에 넣고 마이크로플레이트리더를 이용하여 UV 파장 495 nm에서 흡광도를 측정하여 O.D.(Optical density)값을 계산하고, 그 결과를 도 11(b)에 나타내었다.Thereafter, 200 μL of a solution from each sample was placed in a 96 well plate and absorbance was measured at UV wavelength 495 nm using a microplate reader to calculate the OD (Optical Density) value, and the result is shown in FIG. 11(b). indicated.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 삽입형 의료기기(의료용 튜브)에 있어서, 생물오손 방지를 위한 코팅조성물의 유무에 따른 튜브 내의 생물오손 방지 효과를 (a)함침법과 (b)순환법으로 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.11 is a diagram illustrating the effect of preventing biofouling in the tube according to the presence or absence of a coating composition for preventing biofouling in the implantable medical device (medical tube) according to an embodiment of the present invention (a) impregnation method and (b) circulation method It is a graph showing the evaluation result.
도 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 코팅용 조성물이 체내 삽입형 의료기기의 내부 표면 상에 1차로 코팅되고, 상기 1차 코팅 상에 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 코팅용 조성물이 2차로 코팅된 의료용 튜브는 상기 코팅용 조성물이 전혀 코팅되지 않은 대조군(control)에 비해 (a)함침법으로 평가시 88.9%, (b)순환법으로 평가시 82.0%의 생물오손 방지 효과를 나타내었다.11, the coating composition comprising biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder according to the present invention is primarily coated on the inner surface of the implantable medical device, and the degree of freedom of shape on the primary coating A medical tube coated with a coating composition containing a biocompatible polymer of a chain structure having a (a) impregnation method is 88.9%, ( b) When evaluated by the circulation method, it showed an effect of preventing biofouling of 82.0%.
따라서, 본 발명에 따라 코팅용 조성물이 코팅된 체내 삽입형 의료기기는 우수한 생물오손 방지 효과를 나타내고, 제조방법도 간단하며, 대량생산이 가능하므로, 종래 사용되던 의료기기를 대체하여 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the implantable medical device coated with the coating composition according to the present invention exhibits an excellent anti-biofouling effect, has a simple manufacturing method, and can be mass-produced, so it can be usefully used instead of conventionally used medical devices .
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 후술하는 특허청구범위 내에서 상기 실시예를 다양하게 변형 및 수정할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it should be understood that the present invention is not limited to these embodiments. The present invention can variously change and modify the above embodiments within the scope of the claims described below, all of which fall within the scope of the present invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims and their equivalents.
10: 나노입자
20: 수용성 바인더
30: 체내 삽입형 의료기기(튜브)
40: 사슬구조의 생체친화성 고분자10: nanoparticles
20: water-soluble binder
30: implantable medical device (tube)
40: biocompatible polymer of chain structure
Claims (14)
생체친화성 나노입자 및 의료용 수용성 바인더를 포함하는 나노입자 코팅용 조성물이 상기 튜브형 의료기기의 적어도 내부 표면에 코팅되어 형성되는 1차 코팅층;
사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 고분자 코팅용 조성물이 상기 1차 코팅층 상에 코팅되어 형성되는 2차 코팅층을 포함하며,
상기 1차 코팅층에서 상기 생체친화성 나노입자 중 일부가 상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 밖으로 돌출되어 거칠기를 증가시키는 것과 함께 무작위 나노패턴을 형성하며,
상기 2차 코팅층의 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도를 가지며,
상기 1차 코팅층 및 상기 2차 코팅층을 함께 형성함으로써, 상기 1차 코팅층 및 상기 2차 코팅층을 각각 단독으로만 형성한 경우에 대비하여 더 작은 표면에너지를 가지며,
상기 거칠기, 상기 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도, 및 상기 더 작은 표면에너지의 생물오손방지 시너지 작용으로 인해, 상기 2차 코팅층을 단독으로만 형성한 경우에 대비하여, 생물오손 방지율이 더 크며,
상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 두께보다 상기 생체친화성 나노입자의 크기가 더 크고, 상기 생체친화성 나노입자는 TiO2 또는 벤토나이트이며, 상기 생체친화성 나노입자는 두께가 100 nm 내지 10 μm이며,
상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 상기 나노입자의 전하와 반대 전하로 대전되어 있는 것을 사용하여 정전기적 인력에 의해 생체친화성 나노입자 상에 결합되는 것을 특징으로 하는, 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기.
tubular medical devices;
a first coating layer formed by coating at least an inner surface of the tubular medical device with a composition for coating nanoparticles comprising biocompatible nanoparticles and a water-soluble medical binder;
A polymer coating composition comprising a biocompatible polymer of a chain structure is coated on the first coating layer to include a secondary coating layer,
Some of the biocompatible nanoparticles in the first coating layer protrude out of the layer by the medical water-soluble binder to increase the roughness and form a random nanopattern,
The biocompatible polymer of the chain structure of the secondary coating layer has a degree of freedom of shape by rotation of the CC bond,
By forming the first coating layer and the second coating layer together, it has a smaller surface energy compared to the case where the first coating layer and the second coating layer are formed alone, respectively,
Due to the roughness, the degree of freedom of shape by rotation of the CC bond, and the anti-biofouling synergistic action of the smaller surface energy, compared to the case where the secondary coating layer is formed alone, the biofouling prevention rate is increased bigger,
The size of the biocompatible nanoparticles is larger than the thickness of the layer by the medical water-soluble binder, the biocompatible nanoparticles are TiO 2 or bentonite, and the biocompatible nanoparticles have a thickness of 100 nm to 10 μm, and ,
The biocompatible polymer of the chain structure is an insertable type for preventing biofouling, characterized in that it is bound to the biocompatible nanoparticles by electrostatic attraction using a charge opposite to the charge of the nanoparticles. Medical Equipment.
상기 생체친화성 나노입자는 코팅용 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.001 내지 50 중량부로 포함된 것을 특징으로 하는 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기.
According to claim 1,
The biocompatible nanoparticle is an implantable medical device for preventing biofouling, characterized in that it is contained in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the coating composition.
상기 의료용 수용성 바인더는 의료용 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기.
According to claim 1,
The medical water-soluble binder is an implantable medical device for preventing biofouling, characterized in that the medical polyurethane.
상기 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG), 세트리모늄브로마이드(Cetrimonium bromide, CTAB), (HS(CH3)11(OCH2CH2)n)mOH(n은 1~100의 정수, m은 1~100의 정수) 및 HS(CH3)10CH3 으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기.
The method of claim 1,
The biocompatible polymer of the chain structure having the degree of freedom of the form is polyethylene glycol (PEG), cetrimonium bromide (CTAB), (HS(CH 3 ) 11 (OCH 2 CH 2 ) n ) m OH (n is an integer from 1 to 100, m is an integer from 1 to 100) and HS (CH 3 ) 10 CH 3 An implantable medical device for preventing biofouling, characterized in that it is selected from the group consisting of.
상기 형태의 자유도를 갖는 사슬구조의 생체친화성 고분자는 코팅용 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.001 내지 50 중량부로 포함된 것을 특징으로 하는 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기.
The method of claim 1,
The biocompatible polymer of the chain structure having the degree of freedom of the form is an implantable medical device for preventing biofouling, characterized in that it is contained in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the coating composition.
상기 체내 삽입형 의료기기는 기관절개튜브인 것을 특징으로 하는 생물오손 방지를 위한 체내 삽입형 의료기기.
The method of claim 1,
The implantable medical device is an implantable medical device for preventing biofouling, characterized in that it is a tracheostomy tube.
사슬구조의 생체친화성 고분자를 포함하는 고분자 코팅용 조성물에 상기 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기를 침지하거나, 상기 고분자 코팅용 조성물을 상기 1차 코팅된 체내 삽입형 의료기기에 분무 또는 코팅하는 2차 코팅 단계를 포함하며,
상기 1차 코팅하는 단계에 의해 형성된 1차 코팅층에서 상기 생체친화성 나노입자 중 일부가 상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 밖으로 돌출되어 거칠기를 증가시키는 것과 함께 무작위 나노패턴을 형성하며,
상기 2차 코팅하는 단계에 의해 형성된 2차 코팅층의 상기 사슬구조의 생체친화성 고분자는 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도를 가지며,
상기 1차 코팅층 및 상기 2차 코팅층을 가지는 생물오손 방지막을 형성함으로써, 상기 1차 코팅층 및 상기 2차 코팅층을 각각 단독으로만 형성한 경우에 대비하여 상기 생물오손 방지막은 더 작은 표면에너지를 가지며,
상기 거칠기, 상기 C-C 결합의 회전에 의하여 형태의 자유도, 및 상기 더 작은 표면에너지의 생물오손방지 시너지 작용으로 인해, 상기 2차 코팅층을 단독으로만 형성한 경우에 대비하여, 상기 생물오손 방지막의 생물오손 방지율이 더 큰 것을 특징으로 하는, 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법.
A first coating step of immersing an implantable medical device in a composition for coating nanoparticles containing biocompatible nanoparticles and a medical water-soluble binder, or spraying or coating the composition for coating nanoparticles on an implantable medical device; and
A secondary method of immersing the first-coated implantable medical device in a polymer coating composition containing a biocompatible polymer of a chain structure, or spraying or coating the polymer coating composition on the primary coated implantable medical device coating step;
In the first coating layer formed by the first coating step, some of the biocompatible nanoparticles protrude out of the layer by the medical water-soluble binder to increase the roughness and form a random nanopattern,
The biocompatible polymer of the chain structure of the secondary coating layer formed by the secondary coating step has a degree of freedom of shape by rotation of the CC bond,
By forming an anti-biofouling film having the primary coating layer and the secondary coating layer, the biofouling film has a smaller surface energy, compared to the case where the primary coating layer and the secondary coating layer are each formed alone,
Due to the roughness, the degree of freedom of shape by rotation of the CC bond, and the anti-biofouling synergistic action of the smaller surface energy, in contrast to the case where the secondary coating layer is formed alone, the A method of forming an anti-biofouling film on the surface of an implantable medical device, characterized in that the biofouling prevention rate is higher.
상기 의료용 수용성 바인더에 의한 층의 두께보다 상기 생체친화성 나노입자의 크기가 더 크고,
상기 생체친화성 나노입자는 TiO2 또는 벤토나이트인 것을 특징으로 하는 체내 삽입형 의료기기의 표면에 생물오손 방지막의 형성방법.14. The method of claim 13,
The size of the biocompatible nanoparticles is larger than the thickness of the layer by the medical water-soluble binder,
The biocompatible nanoparticles are TiO 2 or a method of forming an anti-biofouling film on the surface of an implantable medical device, characterized in that the bentonite.
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