KR100689020B1 - 내재적 항균 물질 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창상용 드레싱, 위생 기저귀, 탐폰 등을 제조하는 데에 사용되는 항균성을 지닌 초흡수성(superabsorbent) 중합체 드레싱으로서, 증가된 표면적을 지니도록 제조된 합성 중합체 매트릭스를 포함하는 드레싱에 관한 것이다. 항균 화합물은 비-실록산 결합에 의해 중합체 매트릭스의 표면에 결합된다.

Description

내재적 항균 물질 및 이의 제조 방법{INTRINSICALLY BACTERICIDAL ABSORBENT DRESSING AND METHOD OF FABRICATION}

본 발명은 일반적으로 흡수성 드레싱, 더욱 상세하게는 항균제가 부착된 고흡수성 합성 중합체 드레싱에 관한 것이다.

창상용의 흡수성 드레싱, 요실금 기저귀 및 월경 패드에서의 세균 성장은 심각한 의학적 합병증 뿐만 아니라 사회적 지장을 초래할 수 있다. 예를 들어, 요실금 기저귀 또는 월경 패드에서의 세균 성장은 대개 사회생활에 지장을 주는 강하고 불쾌한 악취를 발생시켜서, 사람들로 하여금 이들의 생활 방식을 변경시키게 할 수 있다. 요실금 및 월경용의 통상적인 흡수 패드는 본래 살균성이 아니다. 결과적으로, 흡수성 드레싱에서의 세균의 성장을 방지하기 위한 유일한 방법은 패드의 흡수 용량까지 도달하지 않았다고 하더라도 이를 자주 갈아주는 것이다. 창상 드레싱의 분야에 있어서, 급성 창상의 세균 오염 및 만성 피부 창상의 감염은 상당한 이환율 및, 심각한 경우, 사망을 초래할 수 있는 주요한 임상 문제이다. 통상적으로, 창상 드레싱은 창상 치유를 촉진시키기 위해 창상액을 흡수하면서 습한 환경을 제공하도록 디자인되어 왔다. 그러나, 이러한 습한 환경은 드레싱에서의 세균 성장을 위한 영양분이 풍부한 저장소를 생성시킨다. 드레싱에서 성장하는 세균은 창 상 내로 다시 흘러들어가서, 창상 감염의 위험성 또는 독소에 대한 반응을 높이고 역한 악취를 생성시킬 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 창상을 드레싱으로 감싸기 전에 항생물질 또는 화학적 소독제가 창상에 국소적으로 자주 적용된다. 대안적으로, 국소용 제제가 종종 드레싱의 표면에 직접 적용된다. 역한 악취를 조절하기 위해, 몇몇 공지된 드레싱은 역한 악취를 발생시키는 분자를 흡수하기 위한 목탄 분체를 포함한다. 몇몇 응용의 경우, 항균제의 국소적 적용은 바람직하지 않다. 예를 들어, 창상 드레싱에 국소적으로 적용된 살균제는 처리하려는 창상 내로 침투하는 경향이 있다. 또한, 요오드와 같은 다수의 항균 약물은 세포독성이므로, 반복 사용되거나 고농도로 사용되는 경우 창상 치유를 지연시킬 것이다.

실란 항균제의 단일층(또는 거의 단일층)을 갖는 초흡수성(superabsorbent) 중합체를 기본 중합체와 공유결합 관계를 형성하면서 포함하는 조성물은 미국 특허 제 5,045,322호에 기재되어 있다. 상기 조성물은 박편, 스트립, 분체, 필라멘트, 섬유 또는 박막의 형태일 수 있고, 코팅의 형태로 기재에 적용될 수 있다. 상기 언급된 조성물은 통상적인 국소용 처리 시스템과 비교하여 창상에 덜 유입하는 경향이 있다. 이 점에 있어서, 상기 조성물은 통상적인 국소 처리 시스템에 비해 개선점을 제공한다. 그러나, 실란은 감염 또는 세균 성장에 의해 생성되는 산과 염기에 의해 절단될 수 있는 실록산 결합을 함유한다. 따라서, 이러한 반응은 실란 항균제와 밑에 있는 중합체 사이의 결합을 약화시키거나 파괴시킬 수 있다. 결과적으로, 항균제는 창상 내로 침투하여 창상 치유를 지연시킬 수 있다.

감염 및 세균 성장에 의해 생성되는 산과 염기에 노출된 경우에도 초흡수성 중합체에 단단히 부착된 채로 유지될 수 있는 항균제를 지닌 개선된 항균 드레싱 조성물이 필요하다. 항균제가 분리되는 경향을 감소시키는 것에 부가하여, 항균제의 효과를 증가시키기 위해 표면적이 증가된 드레싱 구조를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 증가된 표면적을 지닌 내재적 살균 초흡수성 드레싱을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 예를 들어 세균 성장 도중에 생성된 산 또는 염기에 노출시에 분해를 저지시키는 개선된 살균 부착 구조를 지닌 내재적 살균 초흡수성 드레싱을 제공하는 데에 있다.

이러한 목적 및 그 밖의 목적은 본 발명의 내재적 살균 중합체 조성물에 의해 달성된다. 바람직한 구체예에 있어서, 본 발명의 조성물은 4차 암모늄 그룹이 비-실록산(non-siloxan) 결합을 통해 표면에 고정되어 있는 중합체 매트릭스를 포함한다. 중합체 매트릭스의 표면적은 예를 들어 섬유 형성 합성 중합체를 정전기적으로 방사시켜 해어진(frayed) 섬유 또는 필라멘트를 형성시킴으로써 증가된다. 대안적으로, 중합체 용액은 용매의 선택 및 중합체 용액 온도를 조절함으로써 불규칙한 섬유 표면을 생성시키도록 습식 방사되거나 건식 방사될 수 있다. 추가의 표면적 증가는 4차 암모늄 펜던트 그룹의 분자 사슬을 중합체 매트릭스의 표면에 고 정시킴으로써 제공된다. 고정은 그래프팅 또는 선택적 흡착과 같은 공지된 기법에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 비이온성 살균 분자가 이온 하전된 분자 대신 중합체 매트릭스의 표면에 결합된다. 이온 하전된 분자는 반대 하전된 분자와 부딪힐 경우 중화되는 경향이 있다. 예를 들어, 양 하전된 4차 암모늄 그룹은 생리학적 유체에 존재하는 음 하전된 염화 이온에 의해 중화될 수 있다. 이러한 중화가 드레싱의 살균 특성을 허용되는 수준 미만으로 감소시키기에 충분할 정도로 현저한 경우, 비이온성 표면 그룹이 바람직할 수 있다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

본 발명의 항균 중합체 조성물은 소변, 혈액 및 창상 삼출액을 포함하는 생물학적 유체에 대한 증가된 표면적 및 초흡수력을 지니도록 제조된다.

본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 조성물은 4차 암모늄 화합물이 중합체 매트릭스의 표면에 부착된 중합체 매트릭스를 포함한다. 중합체 매트릭스는 임의의 적합한 방식으로 제조될 수 있는 다수의 친수성 섬유 또는 필라멘트로 구성된다. 예를 들어, 적합한 섬유 또는 필라멘트는 방사 용매로부터 섬유-형성 합성 중합체를 습식 방사하거나 건식 방사함으로써 제조될 수 있다. 생성된 중합체는 초흡수력을 지닌다. 일반적으로, 중합체 1g 당 수분 약 30g 내지 60g을 흡수할 수 있는 중합체는 초흡수성인 것으로 간주된다. 이러한 방식으로 제조될 수 있는 초흡수성 중합체의 예로는 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리비닐 알코올이 있다. 예를 들어, 아세톤 용매를 사용하여 폴리에틸렌 옥사이드를 방사시키는 방 법은 널리 공지되어 있다.

중요하게는, 중합체 매트릭스는 증가된 표면적을 지니도록 제조된다. 중합체 매트릭스의 표면적을 향상시키면 생물학적 유체의 개선된 흡수를 초래하고, 항균성 4차 암모늄 화합물의 부착을 위한 부위의 이용가능성을 증가시킨다. 항균 부위의 양 및 밀도의 상응하는 증가는 세균 및 바이러스와 같은 생물체를 치사시키는 데에 있어서의 조성물의 효능을 향상시킨다.

중합체 과학 분야의 당업자는 표면적 변화를 달성하는 데에 다수의 방법이 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 바람직하게는, 표면적 증가는 변형된 방사 또는 주조 방법에 의해 달성된다. 예를 들어, 정전기적 방사는 섬유가 방적 돌기로부터 배출될 때 섬유의 해어짐(fraying)을 초래하는 변형된 방사 기법이다. 대안적으로, 중합체 용액은 용매 타입 및 중합체 용액 온도를 조절함으로써 불규칙한 섬유 표면을 생성시키도록 습식 방사되거나 건식 방사될 수 있다. 이러한 기술은 널리 공지되어 있고, 예를 들어 투석을 위한 불규칙한 공극을 지닌 비대칭성 막을 제조하는 데에 적용되어 왔다. 불규칙한 공극의 크기는 주로 침전 속도에 의해 조절되며, 이러한 침전 속도는 용매 상호작용 파라미터, 온도 등에 의해 조절된다.

중합체 조성물의 표면적은 항균성 그룹의 사슬을 개개의 중합체 섬유의 외부 표면에 고정시킴으로써 추가로 증가된다. 바람직하게는, 4차 암모늄 펜던트 그룹의 분자 사슬은 섬유 표면에 부착하도록 되어 있는 하나 이상의 단부를 지니도록 제조된다. 예를 들어, 표면 그래프팅은 퍼옥사이드 생성(오존 또는 마이크로파)으로부터 개시 부위로서 표면 자유 라디칼을 생성시킴으로써 달성될 수 있다. 대안 적으로, 상호침투성 네트워크의 표면 부착은 기질 중합체를 팽윤시키는 단량체를 사용하여 달성될 수 있다. 고정된 항균 사슬의 혼입은 조성물의 작용성을 향상시키는 추가 잇점을 지닌다. 특히, 고정된 항균 사슬은 특정 생물학적 용액내로 신장하여 유해한 세균 및 바이러스 생물체에 결합한다. 살균 화합물의 단일층(또는 거의 단일층)이 섬유 표면에 직접 부착되는 공지된 드레싱 조성물과 대조적으로, 섬유 표면으로부터 외측으로 신장하는 아암(arm)과 같이 기능하는 본 발명의 사슬 구조는 항균 부위를 유해 생물체에 보다 효과적으로 결합시킨다. 바람직하게는, 고정은 항균 사슬을 매트릭스 표면에 직접 그래프팅시키거나 공중합체를 매트릭스 표면에 선택 흡착시킴으로써 달성된다.

그래프팅 기법은 당 분야에 널리 공지되어 있다. 예를 들어, 개질된 폴리에틸렌 표면으로 그래프트 중합시키기 위해 단량체 트리메틸암모늄 에틸 메타크릴레이트를 사용하는 4차 암모늄 화합물 그래프팅은 야히오위(Yahioui)의 문헌[Master's Thesis, University of Florida, 1986]에 기재되어 있다. 야히오위의 문헌에는 적합한 단량체의 중합을 개시시키는 자유 라디칼을 생성시키기 위해 플라즈마 방전을 사용하는 그래프팅 기법이 기재되어 있다. 적합한 블록 공중합체의 선택적 흡착이 또한 사용될 수 있다.

항균 구조가 실란 그룹을 기본 중합체의 표면에 공유결합시킴으로써 달성되는 공지된 조성물과 대조적으로, 본 발명은 디알킬, 디알릴, 4차 암모늄 화합물과 같은 모든 탄소-탄소, 탄소-산소 및 탄소-질소 주요 결합을 함유하는 단량체의 중합 (즉, 표면 그래프팅)을 기초로 하는 화학적 구조를 포함한다. 결과적으로, 본 발명의 조성물은 세균 성장에 의해 생성된 산과 염기와 덜 반응하는 경향이 있는 구조를 생성시킨다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 반응은 매트릭스와 항균성 그룹 사이의 부착을 약화시킬 수 있다. 조성물이 창상 드레싱에 적용되는 경우, 이러한 약화는 항균제를 중합체 매트릭스로부터 분리시켜서 창상 부위로 유입시킬 수 있다. 몇몇 경우, 이것은 창상 치유를 지연시키는 불리한 효과를 지닐 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 드레싱의 항균 효능을 개선시키기 위해 음이온성 항균성 그룹이 초흡수성 드레싱의 표면상에 고정된다. 예를 들어, 4차 암모늄 그룹과 관련된 양 전하는 소변 및 혈장과 같은 생리학적 유체에 존재하는 염화 이온과 같은 음이온에 의해 중화될 수 있다. 중화도가 항균제의 효과를 현저하게 감소시키는 응용의 경우, 음이온성 표면 그룹이 4차 암모늄 그룹을 대체할 수 있다. 고정화된 음이온성 표면 그룹을 생성시키는 데에 사용될 수 있는 화학적 화합물의 예로는 트리톤(Triton)-100, 트윈(Tween) 20 및 데옥시콜레이트가 있다. 예를 들어, 트리톤-100은 토실 또는 클로라이드와 같은 양호한 이탈 그룹으로 유도된 후, 메틸 셀룰로오스와 같은 염기 처리된 중합체와 반응하여 표면 고정화된 비이온성 계면활성제를 생성시킬 수 있는 유리 히드록실 그룹을 함유한다.

디메틸디알릴 암모늄 클로라이드는 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 단량체의 하나의 예이다. DMDAC 또는 DADMAC로서 보통 일컬어지는 이러한 단량체는 상업용 응집성 중합체의 제조에 사용된다. 트리알킬(p-비닐벤질) 암모늄 클로라이드 또는 p-트리알킬아미노에틸 스티렌 단량체의 개질이 또한 적합하다. 하나의 이러한 예는 트리메틸(p-비닐 벤질) 암모늄 클로라이드이며; 이 단량체의 메틸 그룹은 원하는 특성을 부여해주도록 다른 알킬 그룹으로 치환될 수 있다. 대안적으로, 메타크릴레이트 기초 단량체가 사용될 수 있지만; 이들은 종래 기술의 실란 기초 처리와 유사한 방식으로 산성 및 염기성 조건하에서 가수분해 불안정성을 겪을 수 있다. 결과적으로, 메타크릴레이트 기초 단량체는 바람직하지 않다.

본 발명의 바람직한 구체예가 예시되고 설명되었지만, 본 발명이 이들로 제한되지 않는다는 것은 명백할 것이다. 당업자라면 청구의 범위에 기술된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 다수의 변형, 변화, 변이, 치환 및 균등물을 인식할 것이다.

Claims (18)

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9. 증가된 표면적을 지닌 흡수성 중합체 매트릭스를 포함하는 내재적 항균 물질이되,

   상기 증가된 표면적은 비-실록산(non-siloxane) 공유 화학 결합을 통해 상기 매트릭스에 결합된 4차 암모늄 화합물인 항균 단량체 성분의 중합체를 추가로 포함하며 이러한 결합으로 인해 세균 성장 도중에 생성된 산 또는 염기에 의한 분해 및 매트릭스로부터 항균 단량체 성분의 중합체의 분리가 덜 일어나게 하는 구조를 생성하여, 피부 또는 수성의 생물학적 유체로 물질이 노출된 후에도 물질이 항균성을 유지하도록 하는 내재적 항균 물질.
10. 제 9항에 있어서, 상기 수성의 생물학적 유체는 체액, 땀, 눈물, 점액, 소변, 월경, 혈액, 창상 삼출액 및 이의 혼합물임을 특징으로 하는 물질.
11. 제 9항에 있어서, 상기 중합체는 하나 또는 그 이상의 공유 탄소-산소-탄소 결합, 탄소-탄소 결합 또는 탄소-질소 결합, 또는 이들의 조합을 통해 상기 매트릭스에 결합된 것임 특징으로 하는 물질.
12. 제 9항에 있어서, 4차 암모늄 혼합물은 디메틸디알릴 암모늄 클로라이드, 트리알킬(p-비닐벤질) 암모늄 클로라이드 또는 p-트리알킬아미노에틸 스티렌 단량체임을 특징으로 하는 물질.
13. 제 9항에 있어서, 상기 중합체는 셀룰로오스를 포함함을 특징으로 하는 물질.
14. 제 9항에 있어서, 상기 매트릭스는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올 또는 폴리아크릴산을 포함함을 특징으로 하는 물질.
15. 제 9항에 있어서, 상기 매트릭스가 물의 중량의 적어도 약 30배의 흡수 능력을 갖는 것으로 증명된, 수성의 생물학적 유체에 대하여 초흡수 능력을 갖는 친수성 섬유 또는 필라멘트로 구성됨을 특징으로 하는 물질.
16. 제 9항의 내재적 항균 물질을 포함하는 흡수성 드레싱, 기저귀, 위생 패드 또는 탐폰.
17. 증가된 표면적을 갖는 흡수성 중합체 매트릭스를 형성하는 단계; 및

    피부 또는 수성의 생물학적 유체로 물질이 노출된 후에도 유지되는 항균 효과를 물질에 부여하기에 충분한 양의 4차 암모늄 화합물인 항균 단량체 성분의 중합체를 결합시키는 단계를 포함하는, 제 15항의 내재적 항균 물질을 제조하는 방법.
18. 제 17항에 있어서, 4차 암모늄 혼합물은 디메틸디알릴 암모늄 클로라이드, 트리알킬(p-비닐벤질) 암모늄 클로라이드 또는 p-트리알킬아미노에틸 스티렌 단량체임을 특징으로 하는 방법.