[신소재] 의료용 고분자 신소재의 종류 및 응용

목차

1. 의료용 고분자용 재료의 발달 과정

2. 생체적합성 의료용 고분자 재료의 종류와 응용분야
1) 혈액 적합성 고분자재료
3) 일회용 의료용구 고분자재료
4) 경조직 대체용 고분자재료
5) 정형외과용 고분자재료
6) 치과용 고분자재료(의치)
7) 혈액정화용 고분자재료
8) 안과용 고분자재료
9) 인공폐용 고분자재료
10) 인공혈관용 고분자 재료
11) 인공 심장 및 심장판막용 고분자재료
12) 생분해성 고분자재료

본문내용

etc.
<세포적합성 향상을 위한 고분자
표면개질의 물리화학적 개질방법 실례>
3) 일회용 의료용구 고분자재료
: 의료용 기기, 용구 등의 병원 내 세균, 바이러스 및 에이즈균 등의 감염 문제
대두 고분자 재료를 이용한 일회용 의료공구의 필요
①수액 및 혈액주머니
1935년 : 파이렉스제 유리의 이용
- 온도의 감지 및 조절가능
- 잦은 박테리아의 감염
- 공기와 혈액과의 불필요한 접촉으로 인한 색전 생성
1947년 이후 : DOP로 가소화된 PVC의 이용
- 1949년에 상품화
- 우수한 유연성, 투명성, 가공성 및 저렴한 가격
- 유리병에 비해 수송, 운반, 보존 용이
- 최근 DOP를 유력한 환경호르몬의 가능성 지적
폴리올레핀으로 대체 경향.
② 수액세트
- 튜브 : 연질 PVC, PP, PS etc.
- 주사침 : 스테인리스강


4) 경조직 대체용 고분자재료
: 연골, 뼈 및 치아 등의 대체
5) 정형외과용 고분자재료
- 인공고관절 및 슬관절 : 상온경화형 PMMA뼈시멘트, UHMWPE
- 인공 인대 : 연신테프론, PP, 폴리에스터 etc.
<인공 무릎 관절(인공 슬관절)>
6) 치과용 고분자재료(의치)
- 이 뿌리가 남아있는 경우 : PMMA 또는 유기질 복합충전재의 중합
- 전체적으로 손상된 경우 : 금속 및 아크릴계통 고분자, 폴리카보네이트, 폴리설폰 etc.
- 공간(구멍)이 생긴 경우 : 무기질 충전재와 PMMA 가교제에 의한 충전용 컴파운드 수지 중합
7) 혈액정화용 고분자재료
- 인공신장, 인공간장용 : 투석막, 여과막, 혈장분리막, 혈장성분분리막, 흡착제 etc
- 막의 형태 : 평막, 튜브, 중공사 - 주로 중공사형 모듈형태 사용
<중공사형 인공신장 투석기의 모식도>
- 재 료 : 셀룰로오즈, PAN, PMMA, PVA, Nylon, Polysulfon etc.
- 혈액정화용 고분자재료의 문제점 : 혈전생성, 혈액성분의 감염, 재료로부터의
불순물 이행 etc. 현재 연구 수행 중.
8) 안과용 고분자재료
- 안경, 하드 콘택트렌즈(HCL), 소프트렌즈(SCL), 안내렌즈 etc.
① 초기 : PMMA로 된 플라스틱 렌즈(HCL)
- 딱딱하고 표면성질이 나쁨
- 낮은 산소투과율
② 연속착용 SCL과 같은 하이드로겔의 개발
- 렌즈의 두께를 얇게 하고 고함수율, 고산소투과율의 단량체의 사용 산소투과율의 향상
- 고함수율 고분자
가교화 PHEMA : 함수율 38%
가교화 NVP/MMA 공중합체 : 함수율 75∼80%
- 단점 : HCL에 비해 낮은 기계적 강도, 곰팡이와 세균의 번식이 쉽고, 안내 단백질의 흡착 용이
③ GPCL : 산소투과율이 높은 콘텍트렌즈의 개발
- SCL에 비해 2배 이상 높은 산소투과계수
- 산소투과율이 높은 실록산계 또는 불소 함유 메타크릴과 MMA의 중합
④ 백내장용 안내렌즈(IOL)의 개발
- PMMA, 가교화 PMMA
- 단백질, 세포 등의 흡착 및 성장 용이
소수성 및 친수성기 도입을 위한 표면처리 연구 개발 중.
헤파린과의 화학적 반응 연구 개발 중.
9) 인공폐용 고분자재료
- 산소 공급, 이산화탄소 배출용 인공 폐
개심수술시 폐를 대신 하는 경우
급성폐부전 환자의 호흡보조 장치로 사용하는 경우
- 인공폐의 작동 형태
혈액 중에 산소가스를 직접 기포형태로 불어넣는 기포형
단점 : 혈액의 손상 및 혈액 중 미세기포의 잔존
미세다공 구조로 되어있는 막형 더 일반적
<중공사막으로 제조된 인공폐(ECMO)>
- 막형 인공폐용 고분자재료
: 대부분 다공질의 PP(Fig. 8) 및 실리콘 고무
다공질 막(PP 및 PE) : 우수한 가스투과계수 및 막 강도
<인공폐용으로 사용되는 다공질막의 전자현미경 사진>
(10,000배)
실리콘 고무
단점 : 평막 또는 중공사막으로 실용화되었으나 강도가 낮음
장점 : 다공질막에 비해 혈장의 감소 없이 장시간 사용 가능.
급성폐부전 환자의 호흡보조장치로 이용
10) 인공혈관용 고분자 재료
① 동맥경화, 협심증 등의 혈관순환기 질병발병률의 증가
대부부 수술이나 약리적 치유 불가능
② 손상된 혈관의 근본적인 치료를 위하여 인공혈관 도입
③ 인공혈관용 고분자 재료 : PET(Fig. 9), 테플론
- 요구 조건
생체 거부 반응이 없어야 함
혈관내벽에서 혈전, 색전의 생성이 없어야 함.
끊임없는 팽창과 수축 및 흐르는 혈류에 대한 유연성과 기계/물리적 특성을 지녀야 함.
폴리에스터로 제작된 인공혈관의 인체 삽입 사진
구부러짐, 접힘 방지를 위한 주름 가공
11) 인공 심장 및 심장판막용 고분자재료
① 보조형 : 기능이 완전하지 못하여 심장 이식수술 전까지만 기능 대신
② 반영구적 치환형 : 이식을 전혀 할 수 없는 경우 반영구적으로 치환
③ 인공심장용 고분자재료
- 혈액접촉부분 : PVC, 천연고무, 실리콘, PMMA, PU(Fig. 10), 열가소성 일라스토머 등.
- 설계시 유의 사항
혈액에 대한 손상이 없어야 함
색전 생성 없어야 하고, 체내로 100% 삽입되어야 함.
적은 동력의 사용
<미국 유타대학에서 사람에 이식한 PU로 제조돈 인공심장>
④ 인공심장 판막: 심장 내에 흐름을 조절하는 판막기능에 손상이 생겼을 경우 보조
- 나비 날개형, 케이지 내 공형, 디스크형으로 분류
-인공심장 판막용 고분자 재료
디스크 : PP, 폴리옥시메틸렌, 열분해카본 etc.
심장 부착용 케이지 : PET 직물
- 설계시 유의 사항
혈액에 대한 손상, 소음 및 혈압의 저하가 없어야 함
혈액 역류의 최소화.
<나비날개 형태의 인공 심장 판막>
12) 생분해성 고분자재료
①1960년: PLA, PGA 생분해성 고분자 합성
- 가공이 어렵고, 가공중 또는 사용중 물성의 변화
②최근 생체적합성이라는 면을 두각시켜 연구 진행 중
③ 주 사용 분야
- 연골, 뼈 및 여타 장기들의 재생에 쓰이는 지지체
- 골절의 고정에 사용되는 보철판과 나사못
- 인대와 힘줄의 치료를 위한 디바이스 etc.
④ 생분해성 미립구의 시간에 따른 생분해 모습
- 다공성 PLGA 미립구
<비다공성 PLGA 미립구>

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