본문에서 소프트 콘택트렌즈 제조 시 ester계 monomer들을 itaconic acid 로부터 합성한 뒤 HEMA와 혼합해서 열중합으로 제조를 하였고, 그 결과 폴리머 소프트 콘택트렌즈들의 우수한 산소투과도와 함수율 값을 나타내었다. 이로 인해 신규 폴리머 소재의 콘택트렌즈가 콘택트렌즈로서 적합성과 눈의 각막에 미치는 영향을 확인하기 위한 독성에 관한 실험을 진행해서 세포증식 저해율을 확인하였다.
<h1>서 론</h1> <p>Soft contact lens는 친수성 폴리머로써 일반적으로 모노머 HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate)를 주소재로 사용하여 다른 NVP(N-vinyl pyrrolidone), EDMA(ethylene dimetha-crylate), MA(allyl methacrylate) 등을 사용하여 함수율, 산소투과도 등을 높이고 있으며 HEMA는 친수성 monomer로 가장 많이 사용되고 있으며 함수율이 \( 38 \% \) 정도인 동일 중합체이다. Contact lens 소재용 polymer의 각종 monomer들은 기본적으로 acrylic acid를 기본골격으로 한 유도체들과 이의 이성체인 2-methylacrylic acid를 기본 골격으로 하는 HEMA(hydroxyethyl methacrylate)를 비롯하여 이의 변형체 들이 대부분이다. Soft contact lens의 중요한 요소인 함수율(water content)과 산소투과도(oxygen trans-missibility : Dk/L)를 높인 기능성렌즈를 만들기 위하여 많은 연구와 소재의 개발이 계속 되고 있으며, 이들 주된 두 기능은 monomer의 화학구조에 따라 유래되며 서로 상반되는 성질을 나타낸다. 즉, 일반적으로 함수율을 높인 구조는 산소투과도가 떨어지며 산소투과도를 높인 구조는 함수율이 떨어지는 경향이다. 최근 이러한 화학적, 물리적 성질 등을 충족시키는 렌즈가 생산되고 있지만 이렇게 생산되는 렌즈도 장시간 사용 시에 각막에 많은 영향을 끼칠 수 있기 때문에 콘택트렌즈를 사용할 때 주의해야 한다. 안구와 같이 민감한 부위에 착용되는 콘택트렌즈용 생체재료의 경우 광학적 안정성과 함께 높은 함수율과 산소투과도, 생체친화성과 안전성이 요구되는데, HEMA(hydroxyethyl methacry-late)와 같은 기존 소재는 광학특성은 우수하지만 착용시의 이질감과 단백질 흡착 및 안구질환과 관계되는 상당한 문제점이 지적되고 있으며, 각막부종과 세포독성 등으로 나타나는 안질환등에 많은 영향을 줄 수 있다. 그리고 렌즈용출액에 대한 세포의 독성에 관한 연구는 잘 이루어지고 있지 않으나 국내에서도 1999년 3월부터 이 검사를 시행하도록 고시하여 현재 시행중이다.</p> <p>본 연구에서는 Asp. itaconicus, Asp. terreus에서 생산되는 itaconic acid의 고부가가치화의 일환으로 itaconic acid 로부터 합성한 ester계 monomer들을 additive로 사용하여 HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate)와 흔합하여 열중합으로 soft contact lens를 제조하였다. 일반적으로 itaconic acid 는 유기산으로 두 개의 카르복실 그룹과 메틸렌 그룹간의 결합을 이용하여 이합체나 올리고머 등의 고분자로 중합되는 특성을 가지고 있으며 폴리에스테르수지나 N-치환 파이롤리딘 등 고분자 물질의 중요한 전구체로 사용되고 있다. Itaconic acid를 이용하여 합성한 ester계 monomer들을 신규 additive로 사용하여 새롭게 제조한 폴리머 soft contact lens 들이 우수한 함수율과 산소투과도 값을 나타내었기에 이들 소재들이 눈의 각막에 미치는 영향과 콘택트렌즈로서 적합한지 확인하기 위하여 독성에 관한 실험을 실시하였다. 제조한 콘택트렌즈와 렌즈용출액을 사용하여 흰쥐의 섬유아세포 L-929를 사용하여 한천배지에서의 한천중층시험 (agar overlay test)과 세포의 성장저해시험(growth inhibition test) 을 식품의약품안전청(KFDA)의 고시 기준에 따라 조사하였다.</p> <p>신규 폴리머소재의 콘택트렌즈 제작에 사용된 itaconic acid계 ester 유도체들은 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \) 촉매 하에 itaconic acid와 isopropyl alcohol의 탈수반응으로 합성하였으며, 합성한 mono-ester 1과 di-ester 2 는 \( \mathrm{H}^{1}-\mathrm{NMR}(400 \mathrm{MHz}) \) 로 확인하였다. HEMA와 Itaconic acid계 ester의 monomer를 additive로 사용하여 합성한 soft contact lens의 조성은 Table 1 에 나타내었으며, contact lens의 가장 기본 물질인 HEMA 와 itaconic acid로부터 합성한 ester계 monomer들 간의 결합이 잘되도록 가교제 (cross linking agent)인 EGDMA (ethylene glycol dimethacrylate)를 \( 0.5 \% \) 혼합하였으며, 개시제로 \( \widehat{\alpha} \) - \( \alpha \) '-azobis계 화합물 \( 0.3 \% \) 의 첨가제와 mono-ester 1 과 di-ester 2 를 각각 \( 2.5 \%, 5 \%, 7.5 \%, 10 \%, 15 \% \) 의 조성비로 모두 10 개의 sample을 준비하였고, 상온에서 혼합한 뒤, \( 100^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 열중합으로 soft contact lens를 제조 하였다.</p> <p>배양세포의 중식저해시험을 위해 콘택트렌즈 \( 36 \mathrm{~cm}^{2} \) 를 주 사용 증류수 \( 6 \mathrm{~mL} \) 를 넣은 밀봉시험관에 넣고, \( 37^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 24시간 추출하여 추출액을 조제 하였다. 흰쥐의 섬유아세포 L-929 세포를 Eagle 배양액으로 단층배양 후에 트립신을 처리 하여 세포농도가 \( 1 \mathrm{~mL} \) 당 \( 10^{6} \) 개가 되도록 세포 현탁액 을 만들었다. 추출액 및 2 배 농도의 Eagle 배양액을 동량 혼합한 것을 대조배양액으로 하였다. 세포 현탁액 \( 0.2 \mathrm{~mL}(2 \times 10^{5} \) 개 세포)씩을 15 개의 시험관에 주입한 다음 그중 5 개(처리군)에는 추출액처리배양액을 \( 2 \mathrm{~mL} \) 씩 넣고 다른 10개(반응 개시시의 대조군 및 72 시간 대조군)의 시험관에는 대조배양액을 \( 2 \mathrm{~mL} \) 씩 첨가 하였다. 대조 배양액을 넣은 시험관중 5개를 곧 원심 분리하여 배양액을 제거한 후, 세포를 \( \mathrm{pH} 7.0 \) 인산완충생리 식염주사액으로 재현탁 시켰다. 현탁액을 다시 두 번 원심 분리 하여 세포를 씻은 다음 \( 4^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 보존하여 반응 개시시의 대조군으로 사용했다. 처리군 및 72시간 대조군의 10개 시험관은 \( 5 \% \) 탄산가스배양 장치를 사용하여 \( 37^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 72시간 배양했으며 배양 후에 \( \mathrm{pH} 7.0 \) 인산완충생리식염주사약 \( 2 \mathrm{~mL} \) 를 사용하여 가만히 단층을 세 번 씻어내어 처리군 및 72 시간 대조군으로 사용했다. 대조군 및 처리군의 시험관을 가지고 세포를 파괴한 후 총 단백질 함량을 비색법으로 정량했다. 각 군의 시험관의 흡광도를 측정하고 각 군의 평균 흡광도를 구한 후 세포증식저해율을 확인하였다.</p>