시아노아크릴 그룹을 포함하는 정형외과용 생체모방 접착재료

Abstract

서론: 최근까지 오랜 기간에 걸쳐 의학적 접착제에 대한 연구가 있었으나 아직까지 충분한 접착강도, 생체적합성, 젖은 환경에서 부착성 등의 조건을 만족하는 접착체는 실용화되지 못한 상태로 이러한 접착체가 개발될 경우 정형외과 영역에서 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구는 해양생물 유래의 자연모방 수중접착제를 개발하고 이를 소에서 채취된 대퇴골의 절단면에 젖은 환경에서 부착한 후 이에 대한 부착 정도를 측정하여 실제 정형외과 영역에서 골절 치유시 적용이 가능할지에 대해 알아보고자 하였다. 실험 및 방법: 접착 물질을 만들기 위해 우선 3,4-dihydroxyphenylalanine (DOPA), methoxyethyl acrylate (MEA) 및 시아노아크릴 (CEA) 그룹을 포함하는 트리코폴리머 형의 고분자를 합성하여 주요 접착 기능을 부여하였다. 이를 접착력을 강화시킬수 있는 일급아민 측쇄의 폴리카티온과 2가 양이온인 Ca++, Mg++와 친수성 및 소수성을 조절할수 있는 삼중블럭고분자인 PEO (polyethylene oxide)-PPO (polypropylene oxide)-PEO (polyethylene oxide) 존재 하에서 트리코폴리머와 복합 코아세르베이트 (complex coacervate)를 형성하였다. 이들의 조성비를 달리하여 5종류의 접착 물질 (Complex coacervate – 1,2,3,4,5)을 만들어 각각에 대한 생체모방 수중 접착능력을 시험하였다. 인장력 및 전단력을 측정하기 위하여 소 대퇴골 간부를 절단한 후 인산완충식염수로 단면을 젖게 한후 생체 모방 접착물질을 적용하였다. 제조된 5 종류의 접착 물질 및 대조군으로 사용한 Super Glue에 대하여 Universal testing machine (UTM) 을 이용하여 인장력 및 전단 모듈러스를 6회 반복 측정한 후 이에 대한 평균치를 구하여 비교하였다. 또한 접촉각 측정기를 이용하여 각각의 접착물질에 대한 유리기판에서의 접촉각을 측정하였다. 결과: 접합체 검사에서 CC-4 가 165kPa 의 강한 인장력을 보여주었고 전단 모듈러스는 33 MPa 로서 이는 각각 Super Glue 인장력의 60 % 및 전단 모듈러스의 79 % 에 해당하는 값이며 기존의 생체모방 접착제보다 월등히 높은 값이다. 전단 모듈러스가 가장 높았던 CC-2의 경우 인장력이 96 kPa로 비교적 낮게 측정되었다. 접착 각도는 CC-4 와 CC-5가 110도로 기존의 Super Glue 와 가장 유사한 수치를 나타냈다. 결론: 본 연구에서 만들어진 물질은 인체 독성을 최소화하도록 해양생물 유래 접착 물질을 이용하였으며 접착체 합성에 사용된 시아노독성 유도 물질인 시아노아크릴은 화학적으로 안정한 고분자의 곁사슬로 결합되어 있고 사슬 얽힘 속에 묻혀있게 됨으로 인체독성을 일으킬 가능성이 낮다. 또한 본 연구에서 만들어진 5가지 종류의 접착제를 소대퇴부 절단면에 적용후 실험한 결과 CC-4에서 젖은 환경에도 불구하고 기존에 보고된 자연모방 접착물질 중 가장 높은 접착력을 보여 주었다. 그러나 향후 실용화를 위하여 독성 실험 및 동물 실험 등의 후속연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.