요약
산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 상처 치유 과정을 개선하고, 상처 리모델링 단계를 촉진하는 기술입니다. 이 기술은 산소를 효과적으로 공급하면서 독성을 최소화하는 새로운 유형의 산소 공급 기술로, 상처 치유를 위해 산소를 공급할 수 있는 기술의 필요성을 충족시킵니다. 또한, 이 기술은 산소 방출 하이드로젤 제조를 위한 효율적인 방법을 제공하며, 제작된 하이드로젤은 조직 재생에 활용될 수 있습니다.
기본 정보
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특허명: 산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기 및 상기 주사기를 이용하는 산소 방출 하이드로젤 제조방법
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대표 발명자: 박경민 교수
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출원번호: 10-2023-0092019
발명의 배경 및 필요성
기술의 배경
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손상된 조직이나 장기의 완전한 재생은 인류의 숙원사업 중 하나임
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조직 공학 및 재생 의학은 이 목표를 달성하기 위한 유망한 접근 방식으로 점진적으로 발전함
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산소는 신호 분자 및 대사 기질로 작용하여 다양한 생물학적 과정에서 중추적인 요소를 담당함
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상처 치유 과정에서 산소는 염증 단계의 면역 세포 활동, 증식 단계의 세포 증식 및 신혈관 형성, 재구성 단계의 근섬유아세포로의 섬유아세포 분화 등에 관여함
기술의 필요성
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상처 치유를 촉진하기 위해 산소를 공급할 수 있는 기술의 개발은 여전히 어려운 일임
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산소 공급 시스템에는 폐 독성 및 제한된 산소 확산, 산소 전달 캐리어의 낮은 산소 운반 능력, 산소 생성 생체 물질의 급격한 산소 방출 등의 제한 사항이 있음
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과산화물의 부산물은 높은 농도에서 세포에 독성을 나타낼 수 있음
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과산화물의 세포 독성을 완화하려면 H2O2 분해인자로서 카탈라아제를 사용해야 하나, 과도한 카탈라아제는 세포 신호 분자를 분해하여 세포 신호를 억제하고 세포 독성을 유발할 수 있음
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따라서, 부족한 용존 산소는 PDA 형성을 제한하므로, 산소를 효과적으로 공급하면서 독성을 최소화하는 새로운 유형의 산소 공급 기술이 필요함
구현방법
기술의 원리
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주사기의 내벽에는 카탈라아제가 고정되어 있으며, 주사기 내부에는 티올기가 도입된 유도체 고분자 용액 또는 젤라틴 메타크릴레이트 용액 중 하나를 포함함
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이 하이드로젤은 이황화 결합 및 마이클형 첨가 반응에 의해 가교결합 됨
구체적인 구현 방법
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첫 번째 단계에서는 CP-매개 DA 산화를 통해 주사기 내벽에 PDA를 접합하여 PDA-개질주사기를 제작
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다음 단계에서는 Michael-type 첨가와 Schiff염기 반응을 통해 카탈라아제를 PDA-변형 주사기에 고정화
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이렇게 제작된 Oxyringe를 활용하여 카탈라아제 함유를 최소화하며, 세포 적합한 과산소화 유도성 하이드로겔 제작
기술의 장점
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이 기술은 산소 방출 하이드로젤 제조를 위한 효율적인 방법을 제공함
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제작된 하이드로젤은 조직 재생에 활용될 수 있음
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이 외에도, 이 기술은 PDA 결합 표면과 제어 가능한 산소 생성 동역학을 가진 Oxyringe를 제작하는 방법을 제공함
실험 및 결과
실험 방법 및 과정
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다양한 농도의 카탈라아제용액을 PDA-변형 주사기에 넣어 카탈라아제를 고정시키는 방법을 사용
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고정화된 카탈라아제의 활성을 측정하기 위해 변형된 Cu(II)-네오쿠프로인분석을 사용
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마지막으로, Oxyringe의 산소 생성 능력을 평가하기 위해 비침습적 산소 센서를 사용하여 용존 산소 장력을 측정
실험 결과
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결과적으로 Oxyringe는 안정적인 PDA 결합 표면과 제어 가능한 산소 생성 동역학을 가지고 있음을 확인
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또한, 제작된 하이드로젤은 세포 적합성이 검증되었으며, 카탈라아제 함유를 최소화함
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생체 내 연구를 통해, 제조된 하이드로젤이 조직 재생에 효과적임을 확인함
발명의 활용 방안
의료분야의 상처 치료
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 상처 치유 과정을 개선하는데 활용할 수 있는 기술임
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과산소 유도 하이드로겔은 출혈을 방지하고, 초기 대식세포 모집, 세포 증식, 신생혈관 형성 및 조직 재구성과 같은 상처 치유 과정을 촉진
산소 공급 플랫폼으로의 활용
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 고농도 산소를 공급할 수 있는 산소 공급 플랫폼으로 활용 가능함
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다양한 장비에 의해 적용될 때 외력에 저항하면서 활용될 수 있도록 조절 가능한 점탄성을 가지는 하이드로젤 제조 가능
기대효과
기술적 혁신
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 과산소 유도 하이드로젤을 만들기 위한 새로운 유형의 산소 공급 플랫폼을 개발하여 기술적 혁신을 달성함
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카탈라아제 고정화 주사기를 설계하여 산소를 방출하는 하이드로겔을 생성하는 새로운 유형의 산소 공급 시스템으로서의 잠재력 보여줌
사회적 가치
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기를 이용하여 상처 치유 과정을 개선하고, 상처 리모델링 단계를 촉진하여 사회의 건강 증진에 기여할 수 있음
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조정 가능한 겔화 시간을 가진 하이드로겔 제조를 통해 불규칙한 상처를 원활하게 치료 가능하여 환자의 치료 효과와 생활 편의성을 높일 수 있음
장기적인 비전
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 산소 공급 플랫폼으로서의 잠재력을 가지고 있어, 미래의 의료분야에서 다양한 적용 가능성을 가짐
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상처 치유 및 조직 재생 의학을 향상시키는 기술로서 장기적으로 의료 기술 발전에 기여할 것으로 기대됨
기술 SWOT 분석
Strengths
효율적인 산소 공급
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이 기술은 산소를 효과적으로 공급하면서 독성을 최소화하는 새로운 유형의 산소 공급 기술을 제공합니다.
상처 치유 및 조직 재생에의 활용 가능성
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제작된 하이드로젤은 상처 치유를 촉진하고, 조직 재생에 활용될 수 있습니다.
조절 가능한 점탄성
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다양한 장비에 의해 적용될 때 외력에 저항하면서 활용될 수 있도록 조절 가능한 점탄성을 가지는 하이드로젤을 제조할 수 있습니다.
Weaknesses
제조 과정의 복잡성
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이 기술의 제조 과정은 복잡하며, 카탈라아제를 고정화하는 과정이 필요합니다.
과산화물의 부산물 독성
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과산화물의 부산물은 높은 농도에서 세포에 독성을 나타낼 수 있습니다.
Opportunities
의료분야의 상처 치료
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 상처 치유 과정을 개선하는데 활용할 수 있는 기술입니다.
산소 공급 플랫폼으로의 활용
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산소 방출 하이드로젤 제조용 주사기는 고농도 산소를 공급할 수 있는 산소 공급 플랫폼으로 활용 가능합니다.
Threats
기존 산소 공급 시스템과의 경쟁
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기존의 산소 공급 시스템과의 경쟁에서 밀릴 수 있습니다.
산소 공급 기술의 발전
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더 효율적인 산소 공급 기술이 개발될 경우, 이 기술의 경쟁력이 약화될 수 있습니다.
시장 동향
조직 재생 시장 동향
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