KR100391781B1 - 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 키토산과 젤라틴, 물을 주성분으로 조성된 연질 겔에 관한 것으로 일정온도 이상에서는 유동성을 가지는 용액 상태로 존재하고 그 이하의 온도에서는 고화 겔 상태로 존재하는 겔 조성물에 관한 것으로 아민기를 함유하는 키토산을 이용하여 점성을 부과하며 젤라틴을 이용하여 분자간 응집력을 부과하여 유동성을 가지는 용액에서 유연성, 형태안정성, 포집성, 접착성, 성형성이 효과적으로 부과된 연질 고화 겔을 용이하게 형성할 수 있는 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔과 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 고화 겔은 생체친화성, 생분해성이 우수한 천연 고분자재료인 키토산, 젤라틴, 물을 주성분으로 조성되어 인체의 상처부위에서 발생하는 분비물을 흡수하기에 충분한 흡수력과 접착과 제거가 용이한 적절한 접착력을 가져서 의약제, 약제, 첨가제 등을 첨가하여 인체의 상처를 보호하며 상처의 치료를 돕는 피부 피복재로 사용될 수 있으며 고화 겔의 우수한 성형성을 이용한 필름이나 캡슐의 제조에 이용되는 원료물질로 적용이 가능한 것이다.

Description

키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔 { Soft gel comprising chitosan and gelatin }

본 발명은 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 생체친화성, 생분해성, 유연성, 형태안정성, 접착성, 성형성이 매우 우수한 연질 고화 겔을 형성하는 조성물에 관한 것이다.

키토산과 젤라틴은 자연계로부터 풍부하게 얻어질 수 있으며, 상품으로 널리 공급될 수 있는 물질이다. 키토산(구조식1)은 자연계에 존재하는 아미노폴리사카라이드의 일종으로 게, 새우의 껍질과 오징어 뼈, 곰팡이, 버섯류 및 세균 등의 미생물의 세포벽에 함유되어 있는 키틴을 탈아세틸화되어 얻어지는 천연물질로 독성이 없고 생분해가 가능하여 생체친화성을 가지며, 세포의 결합 및 생체조직배양, 항균성, 지혈작용 등의 생체학적 특성과 콜레스테롤 저하작용, 장내대사작용, 면역증강에 의한 항암작용, 간기능 개선 및 혈당저하작용, 중금속 해독작용 등의 생리작용을하는 것으로 알려져 있다.

(구조식1)

키틴은 갑각류와 곤충의 갑피, 곰팡이 효모 버섯과 같은 진균류의 세포벽에 함유되어 있으며 탄산칼륨을 중심으로 회분, 단백질, 지질, 색소 등과 함께 조직을 구성하고 있다. 지구상에서 생물체에 의해서 생산되고 있는 키틴/키토산의 양은 대략 10억톤/년으로 추정되고 있으며 셀룰로오스 다음으로 그 생산량이 많은 천연고분자물질이다.

키틴은 분자내에 아세틸아미노기를 가져 분자간 수소결합이 매우 강하여 화학약품에 대한 내성이 강하고 물과 유기용매에도 녹지 않아 섬유, 필름 등의 유용한 형태로 성형하는 것이 어려워 그 활용에 큰 장애가 되므로 키틴을 탈아세틸화시켜 약산성 액상에서 수용성이 발현되는 키토산으로 전환시킬 수 있으며, 이러한 수용성 키토산이 산업적으로 키틴보다 더 유용하게 이용되고 있다.

키틴 및 키토산은 초기에는 식품공장 폐수내의 유효물질을 회수하는 응집제로 쓰였으나, 최근 식품 분야, 의료의학 분야, 기능성막, 생물공학 분야, 화장품 분야, 농업 분야, 화공 분야, 환경 분야 등 전 분야에 걸쳐 폭넓게 개발되고 있다.

현제 키틴의 주요 근원은 새우류와 게류를 포함하는 갑각류의 폐기물이며 장기적인 안목에서 보면 크릴류도 이용되리라 기대되고 있다. 특히 진균류는 세포벽에 키틴과 키토산을 함께 함유하고 있기 때문에 진균류의 효과적인 배양과 추출법이 확립된다면 키틴과 키토산의 공급원은 더욱 확대될 것으로 기대되고 있다.

미국특허 제3,533,940호에 의하면 키틴으로부터 키토산을 제조할 수 있으며, 키토산은 초산 등과 같은 유기산수용액에 용해되어 섬유, 필름 등을 성형할 수 있는 용액으로 만들어질 수 있다. 또한 미국특허 제4,699,135호에서는 키틴을 염화리튬을 함유한 디메틸아세트아마이드 등 극성유기용매에 용해시켜서 키틴섬유를 제조하고 있으며 초산수용액에 용해시킨 키토산용액으로부터 얻은 키토산단섬유도 제공하고 있다. 또한 미국특허 제5,900,479호에서는 키토산을 유기산 수용액에 용해시킨 키토산용액을 사용하여 불용성인 키틴성분의 필름 및 섬유를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 또한 미국특허 제4286087호에서는 지방족알콜에 인산을 용해시킨 용액에 키틴을 첨가시키고 균일한 분산이 이루어질 때까지 가열하며 교반시켜 가수분해시킨 후 키틴을 분류시켜 건조 후 분쇄하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 키틴파우더의 제조법을 소개하고 있다.

이상과 같이 키틴 또는 키토산을 원료물질로 사용하여 필름, 섬유, 파우더형태로 제조하는 기술은 많이 공개되어 있으며, 또한 이를 이용한 임상의학용, 생체학적, 위생학적 특성을 갖는 제품을 생산하는 방법과 기능성에 관한 활발한 연구가 진행 중이며 또한 이와 관련된 여러 기술들이 공개되고 있다.

다이네쉬 등( Rev. Macromol. Chem. Phys., C40(1), 69-83 (2000) )은 키틴과 키토산 및 이들을 이용한 화합물을 이용한 상처치유재, 인공피부, 약전성재료, 혈액응집제. 인공신장막, 생분해성 수술용 봉합사, 항균성 재료로의 적용 가능성과 우수한 기능성을 보고하였다. 또한 마리에판 등( IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, Vol. 18, No. 6, 22, 1999 )은 상처치유의 목적으로 키토산박막이 도포된 침대보를 적용 시 흉터를 예방하고 상처치유를 촉진한다는 연구결과를 보여주었다.

리스베스일름 등(Pharamaceutical Research, Vol. 15, No. 9, 1998)은 제약산업에 있어서 키토산은 독성이 없고 인체 친화적인 고유의 물성을 가져 알약의 제조에 있어서 약제의 바인더, 습윤제. 겔, 필름, 유화제, 코팅제, 마이크로캡슐, 항균제, 생접착제, 약전제, 백신유도체, 유전자유도체로의 적용이 가능하며 폭넓은 키토산의 적용을 위한 연구와 개발이 활발하게 진행되고 있다고 보고하였다.

왕켱록 등(Journal of Biomedical Materials Research , V.53 N.1 , 8-17, 2000)은 키틴과 키토산아세테이트로 이루어진 상처피복재를 제조하여 2도 화상의 상처에 적용하여 키토산의 우수한 수분투과도에서 기인된 상처분비물의 축적이 해결되었으며 키토산의 항균작용으로 인하여 상처부위의 세균에 의한 2차 감염도 방지할 수 있다는 연구결과를 보여주었다.

미국특허 제5836970호에서는 알긴산염과 키토산을 적정비율로 혼합하여 분말이나 필름, 겔 형태로 상처피복제로 적용하는 기술을 제시하였고 이를 적용 시 상처치유촉진의 효과가 있다고 주장하였다.

미국특허 제US3632754호, 제US3914413호는 키틴이 창상 치유를 촉진시킨다고 하였고, 키틴은 라이소짐에 의해 분해되는 성질이 있어 생리적으로 용해될 수 있음을 제시하였다.

유럽특허 제EP0089152호, 일본특허 제JP86141373호 등은 키토산을 케라틴 또는 콜라겐과 누적시킨 필름으로 창상보호제를 만드는 방법을 제시하였다.

이상과 같이 키틴과 키토산을 인체병리학적인 용도로 적용하려는 기술들은 이미 보고된 것이 많다. 또한 세계적으로 독일의 Chito-Bios사, Acona사에서 생산되는 건강보조식품 Evalson R, 이탈리아의 Wella사는 키토산을 가수분해시켜 인체모발을 보호하는 용도로 사용하고 있으며, 일본 도쿄의 NihonKayaku사에서 생산되는 다이어트식품, 일본 기푸의 Ichimarn Farukosu사에서 생산되는 피부보호제인 CM-chitin, 일본 교토의 Yunichika사에서 생산되는 키틴부직포, 생분해성 수술사로 사용되는 키틴섬유, 일본 도쿄의 Katakurachikkarin사에서 생산되는 인공피부의 용도로 사용되는 키토산-콜라겐 누적재료 등 이미 공업화된 키틴, 키토산을 이용한 다양한 상품이 이미 개발되어 있다.

한편 젤라틴은 자연에서 널리 얻어지는 동물의 구성성분 증 하나인 콜라겐이 가수분해되어 얻어지는 것으로 그 정확한 조성은 원료물질, 가수분해과정 등 여러 가지 인자에 따라 약간의 차이가 있으나 일반적으로 육류 또는 어류로부터 추출된 젤라틴이 많이 사용되고 있다. 젤라틴은 생분해성, 생체친화성을 가지며 특히 프리아미노기를 함유하고 있어 분자간 수소결합을 형성하는 능력이 강하여 고화 겔과 유동성을 가진 용액으로의 전환되는 특성이 있어 식품, 제약 및 사진산업에서 널리 사용되고 있는 천연고분자이다.

겔을 이용하는 기술은 초기 광가교반응을 이용하여 단순히 유연성, 끈적함이 없는 표면을 가지는 겔이 생산되어 이용되었으나 최근에는 응집성과 접착력, 무탄성 등의 가수겔이 가지는 특수한 물성을 이용하는 기술이 개발되어 이용되고 있다. 이러한 가수겔은 특수한 물성을 이용하는 적절한 적용 분야에 적합한 시트형태를 포함한 여러 가지 형태로 제조되는 것이 가능하다. 미국특허 제5143071호에서는 여러 가지 가수겔을 소개하고 특히 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone)과 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide)을 용해시켜 제조된 수용액을 0.5Mrads 내지 4.5Mrads의 광을 이용하여 광가교반응시켜 가수겔을 제조하는 방법을 소개하고 있으며 일반적으로 무게비로 95wt% 이상의 물을 함유하는 친수성겔은 이미 많이 알려져 있다. 대부분의 가수겔은 상처피복제로 이용되고 있다. 필름의 형태를 가지는 가수겔은 외부의 오염으로부터 상처부위를 보호하는 장벽 역활을 하여 상처의 치유를 돕는다. 또한 수용성 약제를 가수겔로 제조된 필름에 첨가하여 박테리아의 오염을 막는 겔의 물성의 변화없이 약물의 전달이 가능하다는 것을 미국특허 제3419006호에서 잘 보여주고 있다. 또한 많은 종류의 가수겔로 제조된 시트가 의학용 전극재료로 개발되어 현재 상업적으로 이용되고 있다. 부과된 전력은 가수겔로 제조된필름의 약물을 전달하는 능력을 향상시킨다.

이미 많은 수의 가수겔과 이를 이용한 의학용 전극과 같은 상품이 이미 개발되었지만 이들은 모두 상처피복용 재료, 약전체, 의학전극으로 적용하는데 있어서 빠른 속도로 건조되는 것, 저온에서 경직해지는 것, 광가교반응의 공정에서 약간의 과량의 광노출로 인하여 접착성이 변하는 점 등의 문제점을 한 가지 이상 내포하고 있다.

과거의 가수겔을 이용하는데 유발되는 문제점들이 해결된 가수겔제품이 요구되고 있다. 특히 상처피복제로 위궤양과 같은 깊은 상처에 이용되는 상처피복제의 경우 유연성, 무탄성과 유동성을 가진 상태에서 적용되어 환부에서는 겔 형태를 형성하여 상처를 보호하고 제거되는 과정에서 상처를 악화시키는 영향 없이 제거되는 것이 요구된다.

미국특허 제5578661호에서는 폴리비닐 피롤리돈 또는 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 수용성 고분자와 산을 함유한 고분자, 아미노를 함유한 고분자를 물에 용해시켜서 광을 이용한 가교반응으로 깊은 상처에도 적용이 가능한 상처피복용 겔을 형성할 수 있다는 기술을 소개하고 있다.

이상과 같은 겔을 형성시키기 위한 선 개발의 많은 결과에도 불구하고 젤라틴에 키토산 만을 첨가하여 단순히 온도변화에 의하여 고화겔이 형성되는 연질 겔 조성물을 제조하지 못하고 있다.

본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 고화 겔은 생체친화성, 생분해성이 우수한 천연 고분자재료인 키토산과 젤라틴만을 주성분으로 사용하여 기존의 겔을 이용하는 기술에서 해결할 수 없었던 성형성, 포집성, 유연성 고화속도, 저온 경직성, 항균성, 접착성이 효과적으로 개선되었으며 인체의 상처부위에서 발생하는 분비물을 흡수하기에 충분한 흡수력과 접착과 제거가 용이한 적절한 상처부위 접착력을 가져서 인체의 상처를 보호하며 상처의 치료를 돕는 상처피복재로 사용될 수 있으며 고화 겔의 우수한 성형성을 이용한 식용 캡슐의 제조에 이용되는 원료물질로 적용이 가능하며 식용 식품포장필름으로의 적용이 가능한 것이다.

본 발명은 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 고화 겔에 관한 것으로 일정온도 이상에서는 유동성을 가지는 용액 상태로 존재하고 그 이하의 온도에서는 고화 겔 상태로 존재하는 겔 조성물에 관한 것으로 아민기를 함유하는 키토산을 이용하여 점성을 부과하며 젤라틴을 이용하여 분자간 응집력을 부과하여 유동성을 가지는 용액에서 유연성, 형태안정성, 접착성, 포집성, 항균성, 성형성이 효과적으로 부과된 연질 고화 겔을 용이하게 형성할 수 있는 조성물을 제조하는 것이 가능하고 피부피복제, 식용캡슐, 식품포장필름으로의 효과적인 적용이 가능한 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 연질 겔과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 키토산, 젤라틴 그리고 물의 3가지 물질간의 친화성을 효과적으로 발현시킬 수 있는 적절한 성분비의 조성으로 혼합하여 줌으로서 3가지 물질이 분자단위로 균일하게 혼합된 혼합물을 얻을 수 있으며 본 발명의 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔의 적용 방법에 따라 적절한 양의 키토산을 가하여 줌으로서 키토산에 함유된 아민기의 수소결합력에서 기인된 점성과 접착력을 조절하는 것이 가능하다.고농도의 젤라틴용액에 키토산을 첨가하여 줌으로서 냉각 또는 승온에 의해 요구되는 분자간 응집력의 조절이 가능하며, 적절한 양의 물과 혼합되어서 연질 겔의 유연성과 유동성을 조절하는 것이 가능하다. 또한 연질 겔에 의약제, 약제, 첨가제 등을 투입하여 기능을 향상시키고 키토산의 우수한 생체친화성, 생분해성, 항균성과 같은 기능성이 부과된 유연성, 형태안정성, 접착성, 성형성이 우수한 연질 겔과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 피부피복제, 식용 캡슐, 식용식품포장필름으로의 적용이 가능하고, 필요에 따라서 유동성 용액 상태에서 약물을 균일하게 첨가하여 약전성이 우수하며 약물의 방출이 균일한 약전체로 이용하는 것이 가능하며 유연제, 계면활성제, 안정제, 부형제, 의약제, 용매, 가소제, 경화제, 흡습제와 같은 첨가물을 부과하여 기능성 및 물리적인 물성을 증진시키는 것이 가능한 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 연질 겔을 제공하는 것이다.

본 발명은 무게비로 키토산 1wt% 내지 30wt%, 젤라틴 5wt% 내지 50wt%, 유기산 0.1wt% 내지 5wt%, 물 20wt% 내지 94wt%의 성분비로 조성되거나 효율적인 적용을 위해서 키토산 1wt% 내지 30wt%, 젤라틴 10wt% 내지 50wt%, 유기산 0.1wt% 내지 5wt%, 물 20wt% 내지 90wt%, 첨가물 0wt% 내지 30wt%의 성분비로 조성되어 온도 50℃ 내지 150℃사이에서 점도 100cps 내지 10,000cps사이의 유동성 용액을 형성하고 이를 0℃ 내지 100℃사이로 냉각시키는 경우, 바람직하게는 0-20℃로 급냉시키는 경우, 겔화되어 온도 0℃ 내지 100℃ 사이에서 보다 바람직하게는 20℃ 내지 80℃ 사이에서 고화 겔 상태로 존재하는 연질 겔 조성물에 관한 것으로, 아민기를 함유하는 키토산을 이용하여 점성을 부과하며 젤라틴을 이용하여 분자간 응집력을 부과하여 유동성을 가지는 용액에서 온도변화에 의해 유연성, 형태안정성, 항균성, 접착성, 포집성, 성형성이 효과적으로 부과된 연질 고화 겔을 용이하게 형성할 수 있는 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 연질 겔에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 키토산은 수평균 분자량이 1,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 60% 내지 99% 사이인 것이 유용하며, 보다 바람직하게는 수평균 분자량이 10,000g/mol 내지 500,000g/mol사이이고 탈아세틸화도가 70% 내지 95% 사이인 것이 사용되며 젤라틴은 육류나 어류로부터 얻어진 것으로 수평균 분자량 10,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이인 것이 유용하며 보다 바람직하게는 수평균 분자량이 50,000g/mol 내지 500,000g/mol 사이인 것이 사용된다.

또한 유기산으로서는 초산, 젖산, 개미산, 글리콜산, 아크릴산, 프로핀산, 석신산, 수산, 호박산, 아스콜빈산, 글루콘산, 주석산, 말레인산, 구연산, 글루타민산 등 유기산 중에서 1개가 임의 선택된 것이나 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것이 사용될 수 있다.

첨가물로는 유연제, 계면활성제, 안정제, 부형제, 의약제, 용매, 가소제, 경화제, 흡습제, 충전제, 강화제, 향료, 착색제, 폴리에틸렌글리콜, 실리콘오일, 고무질, 천연지방, 천연오일, 왁스, 식물추출물, 파라핀, 스쿠알렌, 스쿠알란, 광유, 지방산, 불포화지방산, 어유, 리피드, 비타민, 자외선차단제, 레티놀, 항균제 중에서 1개가 임의 선택된 것이나 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것이 사용될 수 있다.

본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 연질 겔은 완전한 친수성의 수용성 고분자인 키토산, 젤라틴 또는 이들의 혼합물이 무게비로 6wt% 내지 80wt%로 존재하는 것으로 보다 바람직하기로는 친수성 수용성 고분자인 키토산과 젤라틴이 1:1 내지 1:50의 성분비로 겔 형성 조성물의 5wt% 내지 75wt%의 무게비로 존재하는 것이다.

본 발명의 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔을 조성하는 키토산과 젤라틴은 물이나 유기산으로부터 양성자를 제공받아 분자 간 수소결합을 형성하여 냉각에 의해 연질 겔을 형성할 수 있는 충분한 분자간 응집력을 부과시키는 것이 가능하다.

반면 적용방법에 적절한 분자간 응집력을 제공하기 위해서 키토산과 젤라틴 작용기의 가교결합력을 낮추기 위해 중화시켜 주는 것이 요구된다. 키토산과 젤라틴의 산 또는 산을 형성하는 작용기인 아민기와 자유아미노기는 아마이드나 음이온과 반응시켜 산염으로 치환시켜 중화시키는 것이 가능하다.

본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 연질 겔은 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성 용액을 제조하고, 얻어진 유동성 용액을 자연냉각에 따른 온도변화에 의하여 가교를 형성시켜서 얻어지는 고화 겔을 피부 피복제, 필름, 캡슐의 모양으로 성형시킨다. 성형된 고화겔을 탈습건조 시켜서 용도에 적합한 형태를 가지는 수용성 연질 고체 성형물의 제조가 가능한 것으로 공정별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(1) 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성용액의 제조

젤라틴수용액의 제조

젤라틴을 온도 0℃ 내지 100℃ 사이의 물에 5wt% 내지 50wt% 사이의 성분비로 첨가하여 균일하게 용해시켜 젤라틴수용액을 제조한다.

키토산의 첨가 와 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 유동성 용액의 제조

상기한 방법으로 제조된 젤라틴 수용액에 초산, 젖산, 개미산, 글리콜산, 아크릴산, 프로핀산, 석신산, 수산, 호박산, 아스콜빈산, 글루콘산, 주석산, 말레인산, 구연산, 글루타민산 등 유기산 중에서 1개가 임의 선택된 것이나 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것을 0.1wt% 내지 5wt% 사이의 성분비로 첨가하여 키토산이 용해될 수 있는 조건이 제공하고 키토산을 무게비로 1wt% 내지 30wt% 사이의 성분비로 첨가하여 겔의 형성이 용이한 유동성 용액을 제조하거나 상기한 방법으로 제조된 젤라틴 수용액에 수용성 키토산을 무게비로 1wt% 내지 30wt% 사이로 첨가하여 50℃ 내지 150℃ 사이의 온도에서 겔의 형성이 용이한 유동성 용액을 제조한다.

이와 같은 방법으로 제조된 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 유동성 용액은 온도 50℃ 내지 150℃ 사이에서 100cps 내지 10,000cps 사이의 점도를 가지며 바람직하기로는 300cps 내지 5,000cps 사이의 점도를 가지는 것이다.

본 발명에서 적용 가능한 수용성 키토산은 유기산과 키토산에 함유된 아민기의 상호작용으로 형성된 키토산-유기산염 또는 효소처리로 얻어지는 수용성 키토산이 적용될 수 있다.

본 발명에 적용 가능한 키토산-유기산염의 제조방법은 수평균 분자량이 1,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 60% 내지 99% 사이인 키토산을 무게비로 0.5wt% 내지 30wt%의 조성비로 유기산수용액에 용해시켜 제조되는 키토산 용액을 영하5℃ 내지 50℃ 사이에서 1일 내지 30일 동안 숙성시켜서 키토산분자쇄가 용액 내에서 박막필름을 형성할 수 있는 켄지오쿠요마 등(Macromolecular 1997, 30, 5849-5855)에 의하여 밝혀진 결정구조(구조식2)에서 유추되듯이 평면적으로 잠재 배열할 수 있는 조건을 제공한 후 동결건조하여 얻어지는 박막구조를 가져서 용해성이 우수한 키토산-유기산염이 적용될 수 있다.

(구조식2)

키토산-유기산염의 제조에 이용되는 유기산수용액으로는 물에 유기산을 무게비로 0.1wt% 내지 20wt% 사이의 농도로 용해시킨 수용액으로 유기산으로 초산, 젓산, 개미산, 글리콜산, 아크릴산, 프로핀산, 석신산, 수산, 호박산, 아스콜빈산, 글루콘산, 주석산, 말레인산, 구연산, 글루타민산 등 유기산 중에서 1개가 임의 선택된 것이나 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것이 사용될 수 있다.

첨가물의 첨가

키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 유동성 용액에 기능성, 성형성, 가공성, 접착력, 강도 와 같은 물성의 조절을 위해서 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 유동성 용액에 무게비로 0wt% 내지 30wt% 사이로 첨가물이 첨가될 수 있다.

본 발명에 적용 가능한 첨가물은 첨가물로는 유연제, 계면활성제, 안정제, 부형제, 의약제, 용매, 가소제, 경화제, 흡습제, 충전제, 강화제, 착색제(염료나 안료), 실리콘오일, 고무질, 천연지방을 포함하는 지방, 천연오일을 포함하는 오일, 왁스, 식물추출물, 액상 파라핀과 같은 탄화수소, 스쿠알렌, 스쿠알란, 광유, 지방산, 불포화지방산, 지방족 폴리에스테르, 어유(fish oil), 리피드(lipid)류, 비타민, 자외선차단제, 레티놀, 항균제 등 첨가물 중에서 1개가 임의 선택된 것이나 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것이 사용될 수 있다.

(2) 고화 겔의 제조

상기한 방법으로 제조된 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성 용액은 가교화반응에 의해 성형이 가능한 고화 겔의 제조가 가능하다.

가교화 반응은 열에너지를 이용하여 유발시키는 것이 가능한데 본 발명에서는 온도 0℃ 내지 100℃, 바람직하게는 0℃ 내지 20℃ 사이에서 냉각에 의하여 단 시간에 고화가 일어나서 성형이 가능한 연질 겔이 제조될 수 있다.

본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 고화 겔은 성형되어 피부피복제, 필름, 캡슐의 모양으로 성형되어 피막 두께 1㎛ 내지 5mm 사이의 성형물로 제조될 수 있으며 무게비로 키토산 1wt% 내지 30wt%, 젤라틴 5wt% 내지 50wt%, 유기산 0.1wt% 내지 5wt%, 물 20wt% 내지 94wt%의 성분비로 조성되거나 효율적인 적용을 위해서 키토산 1wt% 내지 30wt%, 젤라틴 10wt% 내지 50wt%, 유기산 0.1wt% 내지 5wt%, 물 20wt% 내지 90wt%, 첨가물 0wt% 내지 30wt%의 성분비로 조성된 것이다.

(3) 고화 겔의 탈습건조

상기한 방법으로 성형된 고화 겔은 동결건조, 열건조, 진공건조, 자연건조, 진공 동결건조, 열풍건조 등의 건조방법을 이용하여 성형된 고화 겔을 온도 영하 50℃ 내지 150℃ 사이에서 탈습건조시켜 성형된 고화 겔의 형상을 유지하는 수용성 연질 고체 성형물의 제조가 가능하다.

이하 본 발명의 실시예는 본 발명의 일부분을 보다 구체적으로 설명하고 있으나 본 발명의 내용이 이에 국한된 것은 아니다.

실시예 1

1. 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성용액의 제조

육류로부터 얻어진 수평균 분자량 80,000g/mol의 젤라틴 100g을 온도 60℃의 물 900g에 완전히 용해시켜 제조된 젤라틴 수용액에 젖산을 20g 첨가하고 수평균 분자량이 500,000g/mol이고 탈아세틸화도가 99%인 키토산 20g을 첨가하여 1시간 동안 교반시켜 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성 용액을 제조한다.

2. 고화 겔의 제조

키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성용액 500g을 20℃의 온도로 급냉시켜 성형이 용이한 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 고화 겔 500g을 제조하였다. 제조된 고화 겔은 성형성이 우수하여 피부 피복제, 필름, 캡슐의 형태로 제작하는 것이 가능하다.

3. 고화 겔의 성형

키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 온도 60℃의 고화 겔 10g을 필름성형기를 이용하여 필름을 성형시키고 20℃ 이하로 급냉시켜서 두께 20㎛의 유연성 필름을 제조하였다.

3. 고화 겔의 탈습건조

성형된 고화 겔 필름을 30℃의 온도에서 12시간 동안 자연건조 시켜 두께 19㎛의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 수용성 고체 필름을 제조하였다.

실시예 2

(수용성키토산염을 이용한 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔의 제조)

육류로부터 얻어진 수평균 분자량 80,000g/mol의 젤라틴 100g을 온도 60℃의 물 900g에 완전히 용해시켜 제조된 젤라틴 수용액에 수평균 분자량이 600,000g/mol이고 탈아세틸화도가 95%인 키토산으로 제조된 키토산-유기산염 20g을 첨가하여 1시간 동안 교반시켜 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성 용액을 제조한다.

키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성용액 500g을 30℃의 온도로 급냉시켜 성형이 용이한 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 고화 겔 500g을 제조하였다. 제조된 고화 겔은 성형성이 우수하여 피부 피복제, 필름, 캡슐의 형태로 제작하는 것이 가능하다.

키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 온도 60℃의 고화 겔 10g을 필름성형기를 이용하여 필름을 성형시키고 20℃ 이하로 급냉시켜서 두께 20㎛의 유연성 필름을 제조하였다.

성형된 고화 겔 필름을 30℃의 온도에서 12시간 동안 자연건조 시켜 두께 19㎛의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 수용성 고체 필름을 제조하였다.

실시예 3

(첨가제를 첨가한 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔의 제조)

육류로부터 얻어진 수평균 분자량 80,000g/mol의 젤라틴 100g을 온도 60℃의 물 900g에 완전히 용해시켜 제조된 젤라틴 수용액에 젖산을 20g 첨가하고 수평균 분자량이 600,000g/mol이고 탈아세틸화도가 99%인 키토산 20g을 첨가하여 1시간 동안 교반시켜 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 유동성 용액을 제조하고 수평균 분자량이 500인 폴리에틸렌글리콜 20g을 첨가한다.

키토산과 젤라틴을 주성분으로 하며 폴리에틸렌글리콜이 첨가된 유동성용액 500g을 20℃의 온도로 급냉시켜 성형이 용이한 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 고화 겔 500g을 제조하였다. 제조된 고화 겔은 성형성이 우수하여 피부 피복제, 필름, 캡슐의 형태로 제작하는 것이 가능하다.

키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 온도 60℃의 고화 겔 10g을 필름성형기를 이용하여 필름을 성형시키고 20℃ 이하로 급냉시켜서 두께 20㎛의 유연성 필름을 제조하였다.

성형된 고화 겔 필름을 30℃의 온도에서 12시간 동안 자연건조 시켜 두께 19㎛의보습성이 우수한 키토산과 젤라틴을 주성분으로 하는 수용성 고체 필름을 제조하였다.

실시예 4∼9

(키토산과 젤라틴의 조성비에 따른 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 겔의 특성)

실시예 1과 동일한 방법으로 키토산과 젤라틴으로 조성된 연질 갤을 제조함에 있어서 키토산과 젤라틴의 성분비를 3:1, 1:1, 1:3, 1:6, 1:10, 1:20으로 맞추어 유동성 용액, 고화 겔 그리고 고체 필름을 제조하여 그 특징을 비교하였다.

실시예	4	5	6	7	8	9
키토산과 젤라틴의 조성비 (키토산:젤라틴) *총 첨가량 150g	3:1	1:1	1:3	1:6	1:10	1:20
유동성 용액의 점도(cps)	2100	1700	1550	1420	1100	1040
고화겔의 형성	형성	형성	형성	형성	형성	형성
수용성 고체 필름의 강도(GPa)	0.15	0.125	0.15	0.14	0.135	0.145
수용성 고체 필름의 초기탄성율(GPa)	5.35	5.5	5.65	5.95	6.5	6.25

본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 고화 겔은 식품 분야, 의료의학 분야, 생물공학 분야, 화장품 분야, 화공 분야, 환경 분야 등에서 그간 초보적인 단계에서 키토산과 젤라틴을 단순히 용해시켜 이용하는 기술에서 탈피하여 제품의 생산과 밀접한 관계가 있는 성형성이 획기적으로 배가된 고화 겔 형태를 쉽게 이룰 수 있는 진보된 구조를 가지는 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 조성물을 제공하여 식용필름, 캡슐, 피부 피복제, 항균성 재료로의 적용 시 생체친화성, 생분해성, 항균성, 약전성이 우수한 식용필름이나 갭슐, 피부피복제의 제조에 이용될 수 있는 원료물질이 제공된다. 또한 제약산업에 있어서 약제의 바인더, 습윤제. 겔, 필름, 유화제, 코팅제, 캡슐, 생체접착제의 용도와 식품산업에 있어서 식용필름의 용도에 키토산과 젤라틴을 적용하기 위해서는 최우선적으로 고려되어야 할 사항이 성형이 가능한 용액의 제조인데 본 발명의 키토산과 젤라틴을 주성분으로 조성된 고화 겔은 성형성이 매우 우수하며 수용성, 생체친화성, 생분해성, 항균성을 나타내므로 상기한 적용범위에 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (6)

1. 수평균 분자량 1,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 60% 내지 99% 사이인 키토산 0.5wt% 내지 30wt%,

   수평균 분자량 10,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이인 젤라틴 5wt% 내지 50wt%,

   유기산 0.1wt% 내지 5wt%, 및

   물 20wt% 내지 94wt%의 성분비로 조성되고,

   온도 50℃ 내지 150℃사이에서 점도 100cps 내지 10,000cps사이의 유동성 용액을 형성하고 이를 냉각시켜 겔화되는 경우 온도 0℃ 내지 100℃사이에서 고화 겔 상태로 존재함을 특징으로 하는 연질 겔 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은

   수평균 분자량이 10,000g/mol 내지 500,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 70% 내지 95% 사이인 키토산 1wt% 내지 30wt%,

   수평균 분자량이 50,000g/mol 내지 500,000g/mol 사이인 젤라틴 10wt% 내지 50wt%,

   유기산 0.1wt% 내지 5wt%,

   물 20wt% 내지 90wt%, 및

   첨가물 0.1wt% 내지 30wt% 으로 이루어짐을 특징으로 하는 연질 겔 조성물
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기산은 초산, 젖산, 개미산, 글리콜산, 아크릴산, 프로핀산, 석신산, 수산, 호박산, 아스콜빈산, 글루콘산, 주석산, 말레인산, 구연산 및 글루타민산 중에서 1개가 임의 선택된 것 또는 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것임을 특징으로 하는 연질 겔 조성물
4. 제2항에 있어서, 상기 첨가물은 유연제, 계면활성제, 안정제, 부형제, 의약제, 용매, 가소제, 경화제, 흡습제, 충전제, 강화제, 향료, 착색제, 폴리에틸렌글리콜, 실리콘오일, 고무질, 천연지방, 천연오일, 왁스, 식물추출물, 파라핀, 스쿠알렌, 스쿠알란, 광유, 지방산, 불포화지방산, 어유, 리피드, 비타민, 자외선차단제, 레티놀 및 항균제 중에서 1개가 임의 선택된 것 또는 2개 이상이 임의 선택되어 혼합된 것임을 특징으로 하는 연질 겔 조성물
5. 수평균 분자량이 1,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 60% 내지 99% 사이인 키토산 0.5wt% 내지 30wt%,

   수평균 분자량 10,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이인 젤라틴 5wt% 내지 50wt%;

   유기산 0.1wt% 내지 5wt%, 및

   물 20wt% 내지 94wt%으로 이루어진 혼합물을 형성하는 단계;

   온도 50℃ 내지 150℃ 사이에서 점도 100cps 내지 10,000cps 사이의 유동성 용액을 형성하는 단계; 및

   이를 냉각시켜 겔화하여 온도 0℃ 내지 100℃에서 고화 겔 상태로 존재하도록 하는 단계;

   로 이루어진 연질 겔 조성물 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 유동성 용액을 냉각시키는 온도는 0-20℃이하에서 이루어짐을 특징으로 하는 방법.