3D 바이오프린팅 시스템을 이용한 덱사메타손이 함유 된 poly(?-caprolactone-co-L-lactide)지자체의 제조 및 특성화

Abstract

골조직 공학에서 골조직의 재생 기간 동안 약물을 서서히 방출 시키는 것은 골 재생의 치료 효과를 높이는 것으로 알려져 왔다. 하지만 기존의 약물 방출 시스템은 방출 기간을 조절하는 것이 어렵고 또한 골조직을 대체할만한 강도가 미흡한 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 골조직공학에 적합한 스캐폴드를 제작하기 위해 3D bio-printing 시스템을 이용하여 덱사메타손이 함유된 Methoxy poly(ethylene glycol)-poly(ε-caprolactone-co-L-lactide)(MPEG-PCLA) 스캐폴드를 제작하였다. ε-caprolactone(CL) 과 L-lactide(LA)의 몰 비율을 조절하여 100:0(C100L0), 80:20(C80L20), 50:50(C50L50) (mol%)으로 MPEG-PCLA 공중합체를 합성하고 특성 분석을 진행하였다. Nuclear magnetic resonance 분석과 Gel permeation chromatography의 peak를 통하여 실제 설계한 분자량 및 비율에 따라 합성이 잘 이루어진 것을 확인하였으며 Differential scanning calorimetry를 통하여 MPEG-PCLA 공중합체의 열적 특성 변화를 확인하였다. 그리고 이를 3D bio-printing 시스템에 적용하여 스캐폴드를 제작 한 후, 모폴로지 관찰과 물성 테스트를 진행하였다. 또한 덱사메타손 약물 방출 거동 실험을 진행하였다. 그 결과 10주 동안의 덱사메타손 방출 거동 실험을 통해 약물 방출 조건 중 C50L50(mol%) 스캐폴드가 가장 오랜 기간 동안 안정하게 방출이 유지되는 것을 확인하였다. 또한 Gel permeation chromatography를 통하여 스캐폴드의 분해 거동을 확인한 결과 L-lactide 함량이 증가할수록 따라 가수분해의 속도에 의해 분해속도가 빨라진 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 MPEG-PCLA 공중합체의 몰 비율을 조절하여 재료의 물성 및 생분해성을 조절할 수 있었으며, MPEG-PCLA 공중합체에 덱사메타손을 함유하여 약물 방출 거동을 조절을 할 수 있었다. 따라서 조직공학에서 필요로 하는 골 대체물을 3D bio-printing 시스템을 이용하여 골 분화를 유도하는 맞춤형 골 재생 스캐폴드로 이용될 수 있을 것이다.