KR100402551B1 - 혈액투석용 하우징 - Google Patents

Abstract

폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징에 관한 것으로서, 본 발명의 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징은 종래의 폴리카보네이트로부터 제조된 혈액투석용 하우징과 비교했을 경우, 투명도, 자외선 차단성 등의 물성이 향상될 뿐만 아니라, 황변 현상에 대한 문제를 해결할 수 있으며, 또한 유해 환경호르몬인 비스페놀-A 및 다른 환경호르몬이 검출되지 않기 때문에 종래의 폴리카보네이트를 대체할 수 있다.

Description

혈액투석용 하우징{Housing for hemodialysis}

본 발명은 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징에 관한 것으로서, 상세하게는 화학적으로 안정한 폴리에스터 공중합 수지를 이용하여 제조되어 비스페놀-A 및 유사 환경호르몬의 배출이 없어서 환경적으로 무해할 뿐만 아니라, 멸균시 황변현상이 발생하지 않고, 투명하여 내용물의 식별이 간편한 혈액 투석용 하우징에 관한 것이다.

최근 자기 치유력을 잃은 장기의 기능을 인공적으로 대행하려는 시도가 늘고, 이에 따라 각종 질병에 대한 치료 방법이 바뀌어가고 있다. 이러한 인공장기의 기능을 수행하는 것 중 인공신장은 일찍부터 인간의 신장을 대행해 왔다고 할 수 있으며, 오늘날 세계적으로 80 만명 이상의 환자가 인공신장을 이용하여 그 생명을 유지하고 있다.

인공신장이란 인간의 신장을 대행해 줄 수 있는 장치로서, 1943년 네덜란드의 코프(Koff)가 급성 신부전 환자의 생명을 구하는 데에 성공한 이후, 혈액투석(hemodialysis) 방법을 이용한 인공신장의 개념이 널리 사용되기 시작했다.

한편, 혈액투석은 혈액 내의 독성 물질을 투석(dialysis)이라는 분리 메카니즘을 이용하여 제거하는 방법으로, 여기서 분리 메카니즘은 고분자 분리막을 이용하여 수행되는 바, 상기의 분리막을 포장시키거나 또는 고정시키는 하우징을 혈액 투석용 하우징이라고 한다.

혈액 투석용 하우징은 그 용도의 특성상 몇 가지의 물성을 갖춘 재료로 제조되어야 한다. 예를 들면, 분리막 완성 후 포장하기 전에 수행되는 EO 가스처리, 증기멸균, 열탕 살균, 자외선 살균 및 γ-멸균과 같은 멸균작업에 대한 높은 저항성, 즉 높은 열변형 온도(Heat Distortion Temperature, HDT)를 가져야 하며, 인체 내에 사용되기 때문에 인체에 유해한 물질의 분비가 없어야 될 뿐만 아니라, 내용물의 식별을 위하여 투명성을 유지할 수 있어야 한다.

한편, 상기 EO 가스 처리법은 잔류 독성의 위험이 있어 주로 증기 멸균이나 γ-멸균을 주로 사용 중에 있으며, 최근 열탕 살균에 의한 멸균작업 대신 γ-멸균 은 자외선 살균기를 이용하여 멸균 작업을 대신함으로써 시간과 경비를 줄이고 있는 실정이다.

따라서 상기의 조건들을 만족할 만한 혈액 투석용 하우징의 재료로서 지금까지 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 수지를 사용하였다. 폴리카보네이트 수지는 가볍고, 깨질 염려가 없을 뿐만 아니라 투명하여 내용물의 파악이 쉽고, 열변형온도가 140℃로 높기 때문에 열탕 살균에 의한 재현성 등이 우수한 재료이다.

그러나, 최근 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 혈액 투석용 하우징을 인공신장에 사용시 다음과 같은 문제점들이 발생되고 있기 때문에, 혈액투석용 하우징 재료로서 폴리카보네이트 수지의 사용이 제한되고 있다.

즉, 열탕 살균에 의한 혈액투석용 하우징의 멸균 작업시, 폴리카보네이트의 합성시 사용된 비스페놀-A가 유출되는 문제점이 있는 바, 비스페놀-A는 국내외적으로 문제시 되어지고 있는 내분비 교란 화학물질(이하, 환경호르몬이라 한다.)로 의심되는 물질이다.

또한, 비스페놀-A는 생식 장애와 기형아 출산 등을 일으키는 환경호르몬으로서, 환경호르몬이 지금까지는 성 기능 장애를 가져오는 것으로 알려졌지만 뇌신경에까지 치명적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.

특히, 일본 후카이도 대학 독성학 연구팀은 내분비 교란 물질로 알려진 비스페놀-A를 쥐에 주사하여 뇌신경 세포변화를 관찰한 결과, 비스페놀-A를 주입한 어미에게서 태어난 쥐의 뇌신경 세포는 건강한 쥐보다 약 두 배정도 이상증식을 일으키는 것으로 확인되었다. 이 연구결과 환경호르몬은 지금까지 알려진 것보다 훨씬 광범위하고 치명적인 영향을 줄 수 있음이 입증되었다.

상기의 문제 이외에도, 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징을 자외선 살균기로 멸균할 경우, 자외선에 대한 차단성이 매우 낮아 황변현상이 일어나기 때문에 자외선 살균기로 멸균을 할 수 없을 뿐만 아니라 이에 대응할 수 있는 자외선-차단제를 포함시킬 경우는 멸균 후 인체에 영향을 미치는 잔류 독성 물질이 유출되기 때문에 이러한 문제를 해결할 수 없었다.

최근에는 폴리카보네이트 수지로 제조된 혈액 투석용 하우징은 증기 멸균보다 γ-멸균을 더 선호하고 있는데, 이는 멸균 성능이 우수할 뿐만 아니라 간편하고 시간이 단축되기 때문이다. 하지만 폴리카보네이트 수지로 제조된 혈액 투석용 하우징은 25 ℃, 25시간 동안 25∼35 KGy(킬로그레이)의 강도로 γ-멸균시 하우징 자체가 황변이 심하게 일어나 투명도가 떨어지고, 크랙이 발생되어 강도가 저하되는 문제점을 가지고 있기 때문에 이에 대한 시급한 대책이 필요한 상태이다.

이에 본 발명자들은 종래의 폴리카보네이트 수지가 가지고 있는 안정성의 부족과 환경 유해성을 해결할 수 있는 새로운 재료를 개발하기 위하여 연구 노력하던 중, 폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스터 공중합 수지를 사용한 결과, 비스페놀-A 및 유사 환경호르몬 배출이 없으며, 투명하여 내용물 확인이 용이할 뿐만 아니라, γ-멸균에도 황변 현상이 발생하지 않는다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액 투석용 하우징을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혈액투석용 하우징은 폴리에틸렌테레프탈레이트 99.99∼1몰%와 폴리에틸렌나프탈레이트 0.01∼99몰%로 이루어진 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조되는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 혈액투석용 하우징 제조에 사용되는 수지는 폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스터 공중합 수지를 사용하는 것을 그 특징으로 한다.

구체적으로, 상기에서 사용되는 폴리에스터 공중합 수지는 고유점도가 0.56 ∼ 0.90 (dl/g)인 것, 바람직하기로는 0.70 ∼ 0.85(dl/g)인 것으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 99.99∼1몰%와 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 수지 0.01∼99몰%로 구성된다.

또한 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 수지의 첨가량은, 바람직하기로는 5∼18몰% 이다.

만일 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 수지의 혼합량이 상기의 범위를 벗어날 경우, 자외선 차단 능력이 없어 자외선 및 γ-멸균에서 황변현상이 일어날 뿐만 아니라 이로 인해 강도가 저하하는 문제가 있다.

이와같이 폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스터 공중합 수지로부터 사출성형된 혈액투석용 하우징은 하기와 같은 물성을 가진다.

먼저, 통상적으로 거치는 멸균 작업에 대한 안정성으로서, 25∼35 킬로그레이 범위에서 25℃, 25시간 γ-멸균 후의 황변도(Yellowness Index)가 -2.0∼2.9, 바람직하기로는 -2.0∼1.0 이다.

상기 황변도의 측정은 ASTM D1925의 측정방법에 따라 수행되었다. 종래 폴리카보네이트로 제조된 혈액투석용 하우징의 경우, 황변도가 3.1∼3.5의 범위로서 γ-멸균에 부적합하였다.

결국, 본 발명의 혈액투석용 하우징은 폴리카보네이트 수지재의 하우징에서 발생되는 γ-멸균시 발생되는 황변의 문제를 해결할 수 있었다.

또한, 본 발명으로부터 제조된 혈액투석용 하우징은 300∼400 나노미터의 자외선 파장 범위에서 자외선 차단성을 가진다.

이는 종래의 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징이 자외선 차단성이 낮아 자외선 살균기를 이용한 멸균 작업을 할 수 없었던 문제를 해결했을 뿐만 아니라, 수지 자체가 자외선 차단 능력이 있어 자외선 차단제 등의 부수적인 첨가제를 첨가할 필요가 없기 때문에 경제적인 면에서도 유리하다고 할 수 있다.

한편, 본 발명에서 제조된 혈액투석용 하우징의 투명도는 85% 이상인 바, 종래의 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징의 투명도가 γ-멸균후 75%인 것과 비교해 보면, 투명도가 매우 높기 때문에 하우징 내의 내용물을 확인하기에 매우 편리하게 되었다.

또한, 본 발명에서 제조된 혈액투석용 하우징은 비스페놀-A 및 이와 유사한 환경호르몬을 배출시키지 않는다.

이는 본 발명의 혈액투석용 하우징이 주로 인체 내에서 사용되는 것임을 감안할 때, 가장 두드러진 본 발명의 효과라고 할 수 있으며, 종래의 폴리카보네이트수지를 대체할 수 있는 우수한 재료라고 할 수 있다.

이하, 본 발명의 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 폴리에스터 공중합 수지는 일정 비율의 디메틸렌테레프탈레이트와 디메틸-2,6-나프탈렌디카르복실레이트에 에틸렌글리콜과의 에스테르 교환반응에 의해 합성된다. 이렇게 합성된 폴리에스터 공중합 수지는 고유점도가 0.70 ∼ 0.85(dl/g)이다.

상기에서 제조된 폴리에스터 공중합 수지를 일반 사출기에 투입시킨 다음, 용융온도에서 상기 수지를 용융시켜 일정한 사출속도와 압력에서 사출시킨다. 사출시킨 혈액 투석용 하우징을 냉각시킨 후, 금형에서 탈취시키면, 혈액 투석용 하우징을 얻을 수 있다.

제조된 혈액 투석용 하우징의 물성의 황변도 측정(Yellowness Index)은 ASTM D1925에 준하여, 25∼35 킬로그레이의 범위에서 25℃에서, 25시간 동안 γ-멸균 후, 황변도를 측정하였다. 또한 투명도 측정(Transparency Test)은 ASTM D1003 방법에 준하여 수행하였다. 또한, 자외선 차단성 측정(UV-Stability Test)은 자외선 분광광도계(UV Spectrometer)를 이용하여 200∼400nm에서의 투과율을 측정하였다. 비스페놀-A 및 유사 환경호르몬의 검출 측정을 위하여 형광검출기(Fluorescence detector)와 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하였다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예 1∼5: 폴리에스터 공중합 수지의 제조

디메틸렌텔레프탈레이트와 디메틸-2,6-나프탈렌디카르복실레이트에 에틸렌글리콜을 첨가하여 에스터 교환반응을 실시한다. 이렇게 얻어진 공중합 수지는 고유점도가 0.70 ∼ 0.85(dl/g)이며, 상기 폴리에스터 공중합 수지 내의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌나프탈레이트의 상세한 함량은 다음 표 1과 같다.

	제 조 예
	1	2	3	4	5
폴리에틸렌나프탈레이트(몰%)	0.01	5	8	18	99
폴리에틸렌테레프탈레이트(몰%)	99.99	95	92	82	1
고유점도(dl/g)	0.80	0.82	0.85	0.72	0.70

실시예 1

상기 제조예 1에서 얻어진 폴리에스터 공중합 수지를 사출성형기에 용융혼합하여, 용융온도 240∼290℃의 온도에서 용융시켰다. 사출속도 6∼40%, 사출압력 35∼80kgf/㎠에서 사출시켰다. 이때 금형의 온도는 15∼40℃로 하여 금형 내의 수지의 흐름에 대한 응력을 최소화하였다. 사출 후, 냉각시켜 금형에서 탈취시켜 혈액투석용 하우징을 제조하였다.

이렇게 제조된 혈액투석용 하우징의 황변도, 투명도, 자외선 차단성 및 환경호르몬 유출 등의 물성을 상기와 같은 방법으로 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 2와 같다.

실시예 2

상기 제조예 2에서 얻어진 폴리에스터 공중합 수지를 이용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혈액투석용 하우징을 제조하였다.

이렇게 제조된 혈액투석용 하우징의 황변도, 투명도, 자외선 차단성 및 환경호르몬 유출 등의 물성을 상기와 같은 방법으로 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 2와 같다.

실시예 3

상기 제조예 3에서 얻어진 폴리에스터 공중합 수지를 이용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혈액투석용 하우징을 제조하였다.

이렇게 제조된 혈액투석용 하우징의 황변도, 투명도, 자외선 차단성 및 환경호르몬 유출 등의 물성을 상기와 같은 방법으로 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 2와 같다.

실시예 4

상기 제조예 4에서 얻어진 폴리에스터 공중합 수지를 이용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혈액투석용 하우징을 제조하였다.

이렇게 제조된 혈액투석용 하우징의 황변도, 투명도, 자외선 차단성 및 환경호르몬 유출 등의 물성을 상기와 같은 방법으로 수행하였으며, 그 결과는 다음 표2와 같다.

실시예 5

상기 제조예 5에서 얻어진 폴리에스터 공중합 수지를 이용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혈액투석용 하우징을 제조하였다.

이렇게 제조된 혈액투석용 하우징의 황변도, 투명도, 자외선 차단성 및 환경호르몬 유출 등의 물성을 상기와 같은 방법으로 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 2와 같다.

비교예 1

용융지수(Melt Index, MI)가 6인 폴리카보네이트 수지를 사출성형기에 넣은 다음, 용융온도 270∼300℃의 온도에서 용융시켰다. 사출속도 30∼50%,사출압력 90∼120kgf/㎠에서 사출시켰으며. 이때 금형의 온도는 40∼60℃로 하여 금형 내의 수지의 흐름에 대한 응력을 최소화하였다. 사출 후, 냉각시켜 금형에서 탈취시켜 혈액투석용 하우징을 제조하였다.

이렇게 제조된 혈액투석용 하우징의 황변도, 투명도, 자외선 차단성 및 환경호르몬 유출 등의 물성을 상기와 같은 방법으로 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 2와 같다.

	실 시 예	비교예 1
	1		2	3	4	5
황변도(YI)	25 KGy	2.1	1.0	-1.0	-1.2	0.5	3.1
	35 KGy	2.7	1.2	0.5	-0.5	1.0	3.5
투명도(%)	85(85)	85(85)	88(86)	88(86)	85(85)	85(75)
자외선차단성(nm)	<<320	<< 375	<< 380	<< 382	<< 385	<< 280
비스페놀-A 검출량(ppm)	0	0	0	0	0	0.2
(주)( )의 투명도 값은 γ-멸균 후 측정한 것임.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징은 종래의 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징과 비교했을 경우, 투명도, 자외선 차단성 등의 물성이 향상됐을 뿐만 아니라, 황변 현상에 대한 문제를 해결할 수 있었으며, 또한 유해 환경호르몬인 비스페놀-A 및 다른 환경호르몬이 검출되지 않기 때문에 종래의 폴리카보네이트 수지를 대체할 수 있는 우수한 재료라는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

1. 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 99.99∼1몰%와 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 0.01∼99몰%로 이루어진 폴리에스터 공중합 수지로부터 제조된 혈액투석용 하우징.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 수지는 5∼18몰%로 포함되는 것임을 특징으로 하는 혈액투석용 하우징.
3. 제 1항에 있어서, 상기 혈액투석용 하우징은 25℃, 25∼35KGy 범위에서 25시간 동안 γ-멸균 후, ASTM D1925의 조건으로 측정한 황변도(Yellowness Index)가 -2.0∼2.9인 것임을 특징으로 하는 혈액투석용 하우징.
4. 제 3항에 있어서, 상기 황변도는 -2.0∼1.0인 것임을 특징으로 하는 혈액투석용 하우징.
5. 제 1항에 있어서, 상기 혈액투석용 하우징은 300∼400 nm의 파장에서 UV 차단성을 가지는 것임을 특징으로 하는 혈액투석용 하우징.
6. 제 1항에 있어서, 상기 혈액투석용 하우징은 85% 이상의 투명도를 가지는 것임을 특징으로 하는 혈액투석용 하우징.