혈관 스텐트계 적용을 위한 폴리우레탄의 새로운 표면개질에 관한 연구 - Jung, In Kwon (The Graduate School, Ajou University, 2008)
스텐트란 인체내 혈관 또는 비혈관 내강이 암이나 종양등에 의하여 폐쇄되거나 협착이 발생했을 겨우, 좁아지거나 막힌 내강의 개통을 목적으로 설치되어지는 의료기의 총칭을 말한다. 스텐트는 적용부위에 따라 혈관용과 비혈관용스텐트로 구분된다. 본 연구는 혈관용 스텐트에 관한 논문으로서 크게 4 장으로 구성되어 있다. 제 1 장에서는 생체재료, 생체적합성, 의료용 폴리우레탄, thiol-ene polymerization 그리고 스텐트에 대하여 요약하였고, 전반적인 연구의 목적이 제시되었다. 제 2 장에서는 스텐트의 코팅재료등 혈액과 접촉하는 의료기기에 적용할 수 있는, 혈액적합성이 개선된 우레탄 표면을 개발하였다. 우레탄에 allyl 기를 도입하고, UV 를 이용하여 thiol-ene polymerization 을 통해 thiol 기를 대량 도입시킨후, poly(ethylene glycol) methacrylate 를 그래프트시켜 표면을 친수화시켰다. 우레탄 표면의 thiol 기의 함량은 UV 조사시간에 비례하여 증가하였고, 조사시간이 약 30 분이 되면 평형상태에 도달함을 확인하는 등 표면분석이 수행되었다. 체외실험에서 혈장단백질의 부착이 감소함을 확인하였고, 토끼대동맥 혈관내피 세포의 증식을 억제하는 등 혈액적합성이 개선되었음을 확인하였다. 제 3 장에서는 혈관내피세포를 유도하는 펩타이드로 알려진 RGD 와 YISGR 를 폴리우레탄 표면에 화학적으로 결합시켜 혈관의 재내피화를 촉진시키고자 하였다. 친수성 고리로서 PEG 를 사용하여 HMDI-PEG-HMDI 를 제조후, 우레탄 표면에 화학결합시켰다. 이후, 말단을 아민으로 치환시킨후, EDC/NHS 를 이용하여 RGD 와 YISER 을 도입하였고, 물리화학적 표면분석이 수행되었다. 체외에서 혈관내피세포의 증식실험 결과 RGD 와 YISER 도입된 우레탄 표면에서 두드러린 재피세포의 증식이 관찰되었다. 또한, 혈장단백질 피브리노겐과 혈소판 부착시험결과, 우레탄 필름에 비해 친수성 고리인 PEG 의 영향으로 단백질과 혈소판의 부착이 감소되었다. 제 4 장에서는 관상동맥용 스텐트 구조물을 개발하였다. S 자 형태의 주셀과 주셀을 연결해주는 연결셀로 이루어진 스텐트를 디자인 했고, 원주방향으로 주셀의 수는 9 개로 고정하였다. 주셀의 모양과 연결셀의 모양을 변화시켜 4 개의 모델을 개발하였다. 유한요소해석을 통해 각 모델별 스텐트가 풍선카테터에 장창되었을 때와, 팽창되었을 경우를 가상하여 변형과 응력분포를 조사하였다. 또한, 코발트-크롬 합금으로 스텐트를 제작하여 팽창력, 유연성, 리코일, 팽창전후의 스텐트 길이변화폭을 측정하였고, 유한요소측정법으로 예측한 값과 비교하였다. 제 2 장의 생체불활성(Bio-inert) 특성을 갖는 PU-PEG 표면과 제 3 장의 생체활성(Bio-active) 특성을 갖는 PU-RGD/YIGSR 표면은 제 4 장에서 개발된 혈관용 스텐트의 코팅재료로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 항혈전성, 항박테리아성, 항석회화 성질을 갖는 PEG 효과를 통해서 심장밸브, 카테터등 다른 혈관용 의료기기로의 적용이 기대된다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :분자과학기술학과,2008. 8
Keywords: 폴리우레탄; 스텐트; PEG; Thiol-ene reaction