본문내용
1. 서론
1.1. 의료와 화학의 개념 및 연계성
의료와 화학의 개념 및 연계성이다. 의료 분야에서는 인간의 생명과 건강을 유지하고 향상시키기 위한 목적으로 여러 가지 의료용 기구와 장비, 약품 등이 사용되고 있다. 이러한 의료용 기구와 장비, 약품 등은 화학 분야의 지식과 기술을 바탕으로 개발되고 있다. 화학은 물질의 구조, 성질, 반응 등을 연구하는 학문이다. 따라서 화학 분야의 지식과 기술이 의료 분야에 적용되어 새로운 재료와 기술을 개발하는 것이 가능하다. 예를 들어, 의료용 고분자는 화학 분야의 고분자 합성 기술을 바탕으로 개발되었으며, 이를 통해 인공 장기, 인공피부, 일회용 의료용구 등을 만들어낼 수 있게 되었다. 또한 혈당 측정과 제단백 방법도 화학 분야의 지식과 기술이 적용된 대표적인 사례이다. 이처럼 의료 분야와 화학 분야는 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며, 상호작용을 통해 발전해 나가고 있다. [1,2,3]
1.2. 연구의 목적과 필요성
의료와 화학은 밀접한 연관성을 가지며, 의료용 고분자 기술의 발달은 의학 분야에 혁신을 가져왔다. 이 연구의 목적은 의료용 고분자의 정의와 특성, 생체적합성, 주요 응용 분야를 살펴보고, 혈당 측정 기술과 제단백 방법의 원리와 종류를 이해하는 것이다. 또한 다양한 중독성 물질과 약물의 특징, 의료적 문제, 사회적 영향을 분석함으로써 화학 물질의 의료적 활용과 부작용에 대한 통합적인 이해를 도모하고자 한다. 이를 통해 의료와 화학 분야에서의 시사점을 도출하여 향후 발전 방향을 모색하고자 한다.
의료용 고분자 기술은 인공장기, 인공피부, 일회용 의료용구 개발로 이어져 왔으며, 이는 의학 발전에 큰 기여를 하였다. 특히 고분자의 생체적합성이 중요한데, 이는 혈액 친화성, 조직 친화성, 체내 분해성을 포함한다. 한편 혈당 측정과 제단백 방법은 의료 진단과 검사에 필수적으로, 이에 대한 이해는 임상적 적용도를 높일 수 있다. 또한 다양한 중독성 물질과 약물의 특성과 부작용을 분석하는 것은 의료적 활용과 관리 방안 수립에 도움이 될 것이다. 이처럼 의료와 화학 분야의 유기적 연계를 이해하고 발전 방향을 모색하는 것은 매우 중요하다.
2. 의료용 고분자
2.1. 의료용 고분자의 정의 및 특성
의료용 고분자는 손상 또는 기능을 상실한 인체, 조직 및 기관을 대체할 수 있는 인공 장기 및 인공 조직으로 사용되는 고분자이다. 질병의 진단, 치료, 예방 수단으로 사용되는 생체재료를 총칭하는 것이다.
의료용 고분자는 신체와 접촉할 때에 혈액응고, 면역체계의 활성화, 조직으로부터 둘러싸이는 등의 부작용을 적게 일으키는 생체 적합성이 우수해야 한다. 이를 위해 고분자는 혈액 친화성, 조직 친화성, 체내 분해성이 우수해야 한다.
혈액 친화성이란 고분자가 인체에 들어가서 혈액과 접촉 시에 혈전이 생성되지 않는 것을 의미한다. 이를 위해 고분자 표면의 특성을 조절하여 혈액과의 상호작용을 최소화한다.
조직 친화성이란 고분자 물질이 세포와 세포 사이나 조직 사이에서 세균을 감염시키거나, 조직을 파괴하거나, 염증반응이 일어나지 않는 것을 말한다. 고분자 재료의 생화학적, 물리적 특성을 적절히 조절하여 세포와 조직의 반응을 최소화한다.
체내 분해성이란 고분자를 인체에 주입한 후에 세포가 원래의 기능을 되찾아 조직을 형성한 뒤에 인체에서 독성이나 체내 축적이 없이 분해되는 것을 의미한다. 이를 위해 천연 고분자나 생분해성 합성 고분자를 사용한다.
이와 같이 의료용 고분자는 생체적합성이 매우 중요하며, 이를 위해 고분자의 물리·화학적 특성을 정밀하게 설계 및 조절할 필요가 있다.
2.2. 의료용 고분자의 생체적합성
2.2.1. 혈액 친화성
의료용 고분자는 인체 내부에 들어가는 재료이므로 생체적합성이 매우 중요하다. 그중에서도 혈액과 직접적으로 접촉하게 되는 경우가 많아 혈액 친화성이 특히 중요하다. 혈액 친화성이란 고분자 재료가 혈액과 접촉했을 때 혈전을 형성하지 않고 혈액의 구성 성분들과 잘 어울릴 수 있는 성질을 말한다.
고분자 재료가 혈액과 접촉하면 혈액 응고가 일어나 혈전이 생길 수 있는데, 이는 심각한 부작용을 초래할 수 있다. 따라서 고분자 재료의 표면 특성을 조절하여 혈액 응고를 억제하고 혈액 구성 성분들과의 상호작용을 원활히 할 수 있어야 한다. 이를 위해 소수성 표면, 친수성 표면, 헤테로젠 표면, 분자 연동, 음전하 표면 등 다양한 기술이 적용된다.
소수성 표면은 표면장력을 최소화하여 마찰계수를 줄이고, 친수성 표면은 조직과의 반응을 좋게 한다. 헤테로젠 표면은 혈액을 하나씩 분산시켜 혈전 형성을 방지하며, 분자 연동은 고분자 자체의 빠른 운동성으로 혈액과의 반응을 어렵게 한다. 음전하 표면은 혈액과 같은 전하를 띠어 반발력으로 인해 혈액과의 반응이 어려워진다.
또한 생체 내 혈전 방해 물질인 헤파린을 고분자에 결합시키거나 피브린을 제거하는 방법도 사용된다. 이 밖에도 알부민이나 인지질 등 생체 성분과 유사한 물질을 고분자 표면에 흡착시키는 기술도 혈액 친화성 향상에 활용된다.
이처럼 다양한 기술을 통해 의료용 고분자의 혈액 친화성을 높여 인공 장기, 인공 혈관, 인공 심장판막 등 의료 분야에서 널리 사용되고 있다. []
2.2.2. 조직 친화성
의료용 고분자는 인체의 조직과 잘 결합하여 거부반응이 적고 조직에 적합한 성질을 지녀야 한다. 이를 조직 친화성이라 하며, 의료용 고분자에 요구되는 중요한 특성 중 하나이다.
첫째, 의료용 고분자는 세포와 세포 사이, 조직과 조직 사이에서 세균을 감염시키거나 조직을 파괴하지 않아야 한다. 즉, 생체 내에서 염증반응이 나타나지 않아야 하며, 세포의 정상적인 기능을 유지할 수 있어야 한다. 이러한 성질은 고분자 재료의 표면특성, 화학적 구조, 물리적 특성 등에 의해 결정된다.
둘째, 의료용 고분자는 생체 내에서 조직 세포의 증식과 분화를 촉진할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 고분자 재료의 화학적 구조와 표면특성을 적절히 설계하여 세포외기질 단백질의 흡착을 조절하고, 세포부착 및 증식에 유리한 환경을 제공해야 한다. 예를 들어 콜라겐, 젤라틴, 키토산 등의 천연고...
