KR100748348B1 - 방사선 조사기술을 이용한 상처 치료용 수화겔의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선 조사기술을 이용하여 상처 치료용 수화겔을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 a) 생체적합성 고분자 및 다가알콜을 증류수에 용해시킨 후, 상기 생체적합성 고분자 수용액을 동결 및 해동하여 예비 수화겔을 성형하는 단계, b) 폴리비닐알콜 수용액을 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 코팅하고 건조하는 단계, c) 상기 폴리비닐알콜이 코팅된 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 상기 예비 수화겔을 붙여 압착하는 단계 및 d) 포장재료를 사용하여 상기 압착된 수화겔을 포장하고, 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 방사선 조사기술을 이용한 상처 치료용 수화겔을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 수화겔은 제조방법이 간편하고, 수분 증발량을 억제하면서 삼출액을 적절히 흡수하고, 겔 강도가 우수하며, 항균기능을 갖는다. 또한, 방사선 조사기술을 이용함으로써, 저장성과 멸균력을 동시에 만족시키고, 개시제나 가교제를 사용하지 않기 때문에 독성 잔류의 문제점이 전혀 없으며, 상처나 피부에 부착이 용이하고, 수화겔의 투명성, 취급용이성 등의 장점을 가짐으로써 화상, 창상 등의 상처 치료 또는 피부 재생에 유용하게 이용될 수 있다.

수화겔, 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, 생체적합성 고분자, 방사선 가교

Description

방사선 조사기술을 이용한 상처 치료용 수화겔의 제조방법{Method for the preparation of hydrogels for wound dressing using radiation irradiation}

본 발명은 방사선 조사기술을 이용하여 상처 치료용 수화겔을 제조하는 방법에 관한 것으로, 생체적합성 고분자 및 다가알콜 수용액을 동결 및 해동하여 예비 수화겔을 성형하고, 상기 성형된 예비 수화겔이 접착되는 고분자 물질 등과 예비 수화겔 간의 효과적인 접착을 유도할 수 있는 폴리비닐알콜 수용액을 코팅하고 이들을 접착 및 압착시키고 포장한 후, 방사선을 조사하여 가교시킴으로써 상처 치료용 수화겔을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상처 치유 과정은 급성기, 수복기 및 반흔화 단계로 구분된다.

첫 번째 단계인 급성기는 삼출기라고도 하며, 조직이 파괴되든지 이물질이 혼입된 손상된 부위에서 그것들을 제거하기 위한 일련의 반응이 일어나는 단계이다. 이때에 염증반응 및 혈액응고 반응이 수반된다.

수복기는 증식기라고도 말하며, 혈관이 새로 생기고 손상된 부위가 늘어나 손상 부위의 회복이 일어나는 단계이다. 이 시기에서는 활발한 세포증식 또는 결합조직의 일종인 육아조직내의 세포간 물질인 콜라젠이나 프로테오글라이칸의 활발한 합성이 이루어져 표피 세포가 가동성을 획득하고, 분열증식해서 표피조직을 재생한다.

세 번째 단계인 반흔화 단계는 수복기에 보여진 활발한 세포의 증식은 느려지고, 콜라젠 섬유가 가교되면서 손상 부위의 물리적 강도가 증대된다. 최종적으로, 혈관계도 퇴축하고 주위의 정상 조직과는 다른 조직이 손상 부위에 자리잡게 된다. 상기와 같은 단계를 반복함으로써 상처가 치유되게 된다.

정맥저류 궤양(Venous stasis ulcers), 욕창(pressure sore), 외과 수술상의 상처(surgical wounds), 화상(burn wound) 등과 같은 상처 치료는 피부가 손상되어 피부 일부가 없거나 크게 훼손된 상태이기 때문에 섬유 드레싱을 주로 이용한다. 섬유 드레싱 이외에도 부직포 또는 여러가지 합성제품이 대체되어 사용되어 왔다.

상처가 치유되기 위한 모든 경우에 새로운 육아조직이 생성되어야 하고, 이러한 육아조직은 상처 위에 존재하면서, 상처 분비물을 흡수하지 못하는 괴사조직과 양립할 수 없다. 따라서, 괴사조직의 제거는 상처 치유과정에서 선행되어야 한다. 이러한 괴사조직의 제거 방법으로는 효소이용법 및 화학약품 처리법이 있다.

효소이용법은 통상적으로 차아염소산염(alkaline hydrochlorite) 용액을 드레싱에 적셔서 사용하게 된다. 그러나, 드레싱이 건조되어 교환하거나 제거할 경 우, 정상조직의 건조가피(eschar)를 손상시킬 수 있을 뿐만 아니라 통증을 동반하게 된다. 따라서, 조직을 파괴시켜 상처에서 괴사조직을 분리시키지만 정상 세포에도 영향을 미치게 된다.

화학약품 처리법의 일례로서, 크림을 주로 사용하는데, 괴사조직을 제거하고 동시에 정상 조직을 보호하기 위하여 격리 크림(barrier cream)을 별도로 사용해야 하는 번거로움이 따른다.

그러므로 상처 치유를 위한 단계에서 정상조직을 건드리지 않고 괴사조직만을 상처로부터 용이하게 제거하기 위한 방법 및 기술에 대한 연구가 요구되고 있다.

일반적으로 상처의 치료는 수분환경을 유지하는 경우가 건조한 상태보다 치료속도가 훨씬 빠른 것은 이미 공지의 사실인 바[Rake B.A, Appl. Nurs. Res. 1998, 11, 174-182], 상처 치료를 위한 최적의 수화겔(hydrogels)을 제조하기 위한 노력이 진행되어 오고 있다.

수화겔은 습윤 상태가 지속적으로 요구되는 화상치료 또는 피부 재생을 목적으로 사용되는 재료로서 상기 수화겔이 대개 60% 이상의 수분을 함유하여야 상기 목적에 이용될 수 있다. 심한 화상 치료의 경우, 최종적으로는 자가이식이나 환자의 섬유아세포의 생체 내(in vitro) 배양한 조직을 이식하게 되는데, 상기의 시술을 시행하기까지는 상당한 시간을 요구하기 때문에 시술 전에 환부의 감염을 막는 것이 선행되어야 한다. 이 때, 수화겔이 혈액, 체액 및 생체조직과 친화성이 있어 상처용 드레싱으로 사용될 수 있다. 이외에도 수화겔은 콘택트 렌즈 및 연골에도 사용될 수 있다.

상기 목적에 이용될 수 있는 수화겔을 제조하기 위해서는 수화겔을 형성할 수 있는 고분자의 선택이 선행되어야 한다. 상기 고분자는 3 차원의 망상구조를 가져야 하며, -카르복실기(COOH), 아미드(CONH₂), -아마이드기(CONH), 술폰산기(SO₃H)등의 친수성 관능기를 포함하여 물을 흡수하면서도 물에 용해되지 않아야 한다. 더욱 상세하게는 상기 수화겔에 사용될 수 있는 고분자가 구조의 특성상 모세관 및 삼투압 현상에 의해 물을 흡수하여 수분을 함유하게 되고, 정전기적, 친유성 상호작용뿐만 아니라 대개는 고분자쇄 사이에 공유결합 구조 때문에 물에 용해되지 않는 특징을 가져야 한다.

일반적으로 수화겔에 사용되는 고분자는 합성고분자, 천연고분자 또는 그들의 혼합으로 제조되며, 상기 합성고분자는 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어지는 친수성의 합성고분자 군으로부터 선택될 수 있고, 상기 천연고분자는 젤라틴, 아가(agar), 알긴산염(alginate), 콜라겐 및 키토산으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 폴리비닐알콜은 친수성 고분자로서 생체재료로 적합하고, 기계적 및 열적 강도가 우수하며 동결 및 해동을 수 회 수행하면 물리적 방법으로 가교가 가능한 고분자이고, 다양한 수화겔 제조 및 막(membrane)의 제조에 주로 사용되어 왔다.

상기 폴리비닐피롤리돈은 친수성(water soluble) 고분자인 동시에 생체 적합성을 갖는 고분자로서, 수십 년 동안 혈장 및 이외의 생체재료로 널리 사용되어 왔다. 최근에는 안구의 유리질 대체 물질로도 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 폴리비닐피롤리돈은 단위 구조 내에 산소와 질소를 함유하고 있어, 물분자와 수소 결합을 할 수 있고 이를 통해 망상구조를 이룰 수 있다. 그 결과, 수분을 다량 함유할 수 있기 때문에 상처 치료용으로 적합한 고분자이다.

상기 키토산은 키틴의 탈아세틸화물의 총칭으로서, 키틴은 게, 새우 등의 갑각류; 귀뚜라미, 메뚜기 등의 곤충류; 오징어 등의 연체동물에 다량으로 포함되어 있을 뿐만 아니라, 균주나 조류같은 고등식물의 세포벽 등에 함유되어 잇는 셀룰로오스 다음으로 풍부한 천연 고분자이다. 이들 키틴 또는 키토산은 생체적합성, 항미생물성, 생분해성 등의 기능성이 밝혀짐에 따라, 다양한 분야에서 응용되어 그에 대한 연구가 활발히 진행되고 잇다. 키토산은 세균과 곰팡이의 발육 억제작용 및 지혈 작용 등을 하며, 일반적으로 키틴보다 의학적 효능이 우수한 것으로 알려져 있다. 이러한 키토산은 물에 녹지 않아 응용에 제한을 가지고 있었으나, 최근에는 수용성 키토산의 개발 노력이 결실을 얻고 있다.

이러한 수화겔의 제조방법으로는 화학적인 방법 및 방사선 조사기술을 이용하는 방법이 있다. 이들 중 화학 가교제 또는 개시제를 첨가하여 제조하는 화학적 방법보다는 방사선을 조사함으로써, 화학 가교제나 개시제를 제거할 필요가 없고, 이들 물질의 잔류로 인한 독성문제를 해결하고, 가교와 동시에 멸균을 겸할 수 있 는 방사선 조사기술을 이용하는 방법이 주목을 받고 있다. 또한, 방사선 조사기술을 이용하는 방법은 가교과정에서 열을 가하지 않아도 될 뿐만 아니라, 냉각상태에서도 가교가 가능하다는 장점이 있으며, 조성물을 변화시킬 필요없이 방사선 조사량의 조절만으로도 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있다.

미국특허 제4,871,490호에서는 화학적인 가교제를 사용하지 않고 방사선 가교법을 이용한 상처치료용 드레싱의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 제조방법은 폴리비닐피롤리돈에 아가 및 폴리에틸렌옥사이드를 혼합한 후, 방사선을 조사하여 가교하는 것으로 소개되어 있다. 그러나, 독성이 전혀 없고 물리적 특성의 팽윤도가 우수하여 상처 치료용 드레싱으로 사용된 상기 폴리비닐피롤리돈 수화겔은 점착성이 필요 이상으로 높고, 연성 및 강도는 약해서 드레싱 중 찢어지거나 상처 치료 후 상처로부터 폴리비닐피롤리돈 수화겔 드레싱을 제거하는 경우, 상처 부위에 일부가 남을 수 있고, 이것은 화상 치료에 악영향을 끼치게 된다. 또한, 상처에 적용한 후에는 건조가 쉽게 이루어지기 때문에 상처로부터 제거가 어려워 2차 상처를 유발하게 된다.

미국특허 제5,480,717호는 점착제가 부착된 고분자 필름에 폴리비닐피롤리돈 수용액을 캐스팅하고 방사선을 조사하여 수화겔을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 때 사용된 폴리비닐피롤리돈은 그 분자량이 200,000-400,000인 경우에 가장 우수한 물성을 나타내지만, 분자량이 상기 범위를 넘는 경우에는 고농도의 수용액 제조에 문제가 있기 때문에, 다시 물성이 감소한다고 밝히고 있다. 또한, 이 방법에 의하여 제조된 수화겔은 수분 함유량은 크지만, 삼출액은 잘 흡수하지 못하는 단점이 있다.

미국특허 제6,022,330호에서는 부직포에 방사선을 조사한 후, N-이소프로필 아크릴아마이드를 그라프트 공중합시켜 부직포가 상처에 달라붙지 않도록 하는 기술을 개시하고 있다.

나아가, 미국특허 제5,618,799호는 자당(sucrose)를 주성분으로 하고, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 메틸셀룰로오스 등을 혼합하여 상처 치료에 적용시킬 수 있는 분말을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 이 방법에 의해 제조된 수화겔은 분말의 형태로 상처에 적용되기 때문에, 상처 치유 효과가 느리다는 단점이 있다.

따라서, 상처 치료용도를 만족시킬 수 있는 수화겔이 구비하여야 할 요건은 체액을 흡수할 수 있어야 하고, 박테리아로부터 감염을 막을 수 있어야 하며, 상처 또는 피부에 탈부착이 용이하여야 한다. 또한, 투명성과 산소 투과성이 좋을 뿐만 아니라, 약물 제어가 가능하고, 취급이 용이하며, 저장성과 멸균력이 구비되어야 한다. 나아가, 수화겔의 수분 증발이 적을 것이 요구된다. 수분 증발이 크면 수화겔의 특성이 감소하여 경화가 발생하고, 상처에 부착 후 제거할 때 이차적인 상처를 유발할 가능성이 매우 높기 때문이다. 이와 같은 수분 증발을 방지하기 위하여 고분자 필름(막)을 수화겔에 접착시켜야 한다. 그러나, 지금까지는 고분자 필름과 수화겔 간의 효과적인 접착을 유도할 수 있는 기술의 개발이 미흡하였다.

이에, 본 발명자들은 폴리비닐알콜 수용액을 고분자 필름 또는 부직포 등에 도포하여 수화겔과의 접착력을 향상시킴으로써 우수한 수분증발 방지효과를 얻을 수 있는 방사선 조사 기술을 이용한 상처 치료용 수화겔을 제조하는 방법을 알아내고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 방사선 조사기술을 이용한 상처 치료용 수화겔의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 a) 생체적합성 고분자 및 다가알콜을 증류수에 용해시킨 후, 상기 생체적합성 고분자 수용액을 동결 및 해동하여 예비 수화겔을 성형하는 단계; b) 폴리비닐알콜 수용액을 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 코팅하고 건조하는 단계; c) 상기 폴리비닐알콜이 코팅된 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 상기 예비 수화겔을 붙여 압착하는 단계; 및 d) 포장재료를 사용하여 상기 압착된 수화겔을 포장하고, 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 방사선 조사기술을 이용한 상처 치료용 수화겔의 제조방법.

이하, 본 발명의 일실시형태를 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시형태에 따른 단계 a)는 생체적합성 고분자와 다가알콜을 증류수에 넣고, 열을 가하여 용해시켜 균질의 수용액을 제조하여 몰드에 붓거나 캐스팅한 후, 동결 및 해동시켜 예비 수화겔을 형성하는 단계이다. 단계 1)의 목적은 수화겔 제조를 위한 출발물질을 준비하고, 궁극적으로는 동결 및 해동에 의한 물리적 가교를 통하여 예비 수화겔을 형성하는 것이다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔 제조에 적합한 고분자는 생체적합성이 있는 고분자라면 모두 가능하며, 바람직하게는 폴리비닐알콜 단독으로 또는 폴리비닐알콜에 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산, 젤라틴, 아가(aga), 알지네이트(alginate), 키토산 등을 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐알콜 단독으로 사용할 수 있다. 만약, 폴리비닐알콜에 상기 폴리비닐피롤리돈 등을 혼합하여 사용하는 경우에도, 이들 혼합물 내의 폴리비닐알콜의 함량은 40 중량% 이상인 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜의 함량이 40 중량%보다 낮은 경우에는 동결 및 해동에 의한 물리적 가교를 얻을 수 없다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔의 점참력 및 유연성을 향상시킨다는 관점에서, 상기 생체적합성이 있는 고분자에 다가알콜을 혼합하여 사용할 수 있다. 다만, 혼합하여 사용되는 다가알콜은 생체에 미치는 독성이 없을 것이 요구된다. 상기 다가알콜로서는 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 소르비톨, 만니톨, 폴리에틸렌글리콜 등이 바람직하고, 이들 중 글리세린이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔의 바람직한 겔 강도를 유지하는 관점에서, 단계 a)의 수용액 내의 생체적합성 고분자의 함량은 10~35 중량%인 것이 바람직하고, 다가알콜의 함량은 전체 수용액에 대해 1~20 중량%인 것이 바람직하다. 생체적합성 고분자의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 상처를 치료하는 약물을 수용할 수 있을 정도의 겔 강도를 유지할 수 없다. 한편, 35 중량%를 초과하는 경우에는 수용액에 용해시키는 데 어려움이 있다. 또한, 상기 다가알콜의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 점착력 및 유연성을 충분히 향상시킬 수 없다. 한편, 20 중량%를 초과하는 경우에는 약물을 수용할 수 있을 정도의 겔 강도를 유지할 수 없다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔의 바람직한 겔 강도를 유지하는 관점에서, 폴리비닐알콜의 중합도는 1,300~2,700인 것이 바람직하고, 1,500~2,500인 것이 더욱 바람직하다. 폴리비닐알콜의 중합도가 1,300 이하인 경우에는 드레싱으로 사용될 수 있을 정도의 겔 강도를 얻을 수 없다. 한편, 중합도가 2,700 이상인 경우에는 점도가 높아 폴리비닐알콜을 용해시켜 수용액을 준비하는 데 어려움이 있다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔의 물성을 향상시키는 관점에서, 폴리비닐알콜의 검화도는 85~99.9 몰%인 것이 바람직하다. 검화도가 클 수록 수화겔의 물 성을 향상시킬 수 있다. 한편, 검화도가 85 몰% 미만이면 동결하여도 결정화되지 않기 때문에 물성이 저하되는 단점이 있다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔의 제조는 상기 폴리비닐알콜/다가알콜 생체적합성 고분자 혼합 수용액을 몰드(금속, 고분자, 세라믹 등)에 붓거나 캐스팅한 후, 동결 및 해동과정을 수반한다. 동결 및 해동과정을 통하여 물리적 가교를 유도함으로써, 두께가 2~3 ㎜인 예비 수화겔을 형성할 수 있다. 또한, 생체적합성 고분자 수용액을 코터로 시트를 형성시키고 동결 및 해동시켜도 예비 수화겔 시트를 형성할 수 있다. 수화겔의 바람직한 물리적 가교를 유도하는 관점에서, 상기 동결온도는 -150 ~ -15 ℃가 바람직하고, -100 ~ -40 ℃가 더욱 바람직하다. 또한, 동일한 관점에서, 해동온도는 5~50 ℃가 바람직하고, 20~30 ℃가 더욱 바람직하다. -150 ℃보다 낮은 동결온도는 그 이상의 온도에서 동결시켜 물리적 가교를 형성시키는 것과 큰 차이가 없다. 한편, -15 ℃보다 높은 온도에서는 수화겔이 동결되지 않는다. 또한, 5 ℃보다 낮은 해동온도는 적당한 해동시간을 확보할 수 없다. 한편, 50 ℃보다 높은 해동온도는 물리적 가교를 약화시킬 수 있다.

이 경우, 동결시간은 동결온도에 따라 변경될 수 있으며, 통상 5분~1시간이 바람직하다. 5분 미만인 경우 효과적인 동결이 이루어질 수 없고, 1시간을 초과하는 경우에는 수화겔 제조공정에 소요되는 시간만 더 들게 할 뿐이다. 이러한 동결 및 해동은 안정한 물리적 가교의 확보를 위해서 반복 수행할 수 있으며, 1~10회 수행하는 것이 바람직하고, 공정의 간소화를 위해서 1~5회 수행하여 물리적 가교를 형성시키는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 일실시형태에 따른 단계 b)는 폴리비닐알콜 수용액을 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 등의 피복층 상에 코팅하고 건조하는 단계이다. 단계 2)의 목적은 수화겔의 건조를 억제하고 수화겔의 강도를 보강하기 위해, 피복층을 이용하여 폴리비닐알콜 수용액을 코팅하고 건조하는 것이다.

본 발명의 일실시형태에 따른 수화겔의 피복층으로 사용될 수 있는 것으로는 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 등이 가능하다. 상기 고분자 필름으로는 폴리우레탄, 실리콘고무, 저밀도폴리에틸렌, 초저밀도폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 가소화 폴리염화비닐 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 부직포로는 폴리프로필렌 부직포, 폴리에틸렌 부직포, 나일론 부직포, 폴리에스테르 부직포 등을 사용할 수 있다.

고분자 필름, 부직포 또는 섬유 등과 수화겔의 점착력을 향상시킨다는 관점에서, 폴리비닐알콜의 중합도는 500~2,700, 검화도는 75~90 몰%, 폴리비닐알콜 수용액의 농도는 5~30 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 코팅층의 두께는 10~500 ㎛인 것이 바람직하고, 50~400 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이들 범위 미만인 경우에는 점착력의 향상이 미흡하다. 한편, 이들 범위를 초과하는 경우에는 과도한 점착력 및 필요이상으로 수화겔의 겔 강도를 보강하는 결과, 유연성을 약화시켜 수화겔이 부서질 수 있다.

본 발명의 일실시형태에 따른 단계 c)는 단계 b)에서 제조된 폴리비닐알콜이 코팅된 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 단계 a)에서 제조된 예비 수화겔을 붙여 압착하는 단계이다. 단계 c)의 목적은 고분자 필름과 수화겔의 계면에 기포가 들어가는 것을 방지하는 데 있다. 이와 같은 압착은 일반적으로 로울러를 이용하여 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에 따른 단계 d)는 단계 c)에서 압착된 수화겔을 포장재료를 사용하여 포장하고 최종적으로 방사선을 조사하는 단계이다. 단계 d)의 목적은 표피층이 있는 수화겔의 오염을 방지하고 장시간 안전하게 보관할 수 있도록 하며, 방사선 조사에 의한 수화겔 고분자의 가교 및 수화겔을 멸균처리하는 데 있다.

상기 포장재료는 통상 사용되는 포장재료이면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은 고분자 필름, 또는 알루미늄박이나 알루미늄과 고분자 필름의 라미네이트를 들 수 있다.

상기 방사선 조사처리에 사용하는 방사선으로는 감마선 또는 전자선이 바람직하고, 이들 중 감마선이 더욱 바람직하다. 이 경우, 감마선의 조사선량은 5~100 kGy인 것이 바람직하고, 통상 멸균 목적으로 요구되는 적정 선량이 약 25 kGy인 것을 감안하여 25~50 kGy인 것이 더욱 바람직하다. 100 kGy가 넘는 과도한 조사선량이 조사되면, 흡수율이 감소하고 겔 강도가 증가하는 반면 유연성이 감소하여 쉽게 부서지게 된다. 한편, 5 kGy보다 작은 조사선량은 멸균 효과를 얻을 수 없다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 폴리비닐알콜 수화겔의 제조

폴리비닐알콜(중합도 2400, 검화도 99 몰%):글리세린=70:30의 비율로 혼합하여 증류수에 용해시켜 25 중량% 수용액을 제조하고, 이 수용액을 두께가 2 ㎜가 되도록 몰드에 붓고, -70 ℃에서 5분 동안 냉동한 후, 상온에서 20분간 해동시켜 예비 수화겔을 성형하였다. 몰드에서 분리한 예비 수화겔을 폴리우레탄 필름에 부착시키기 위하여, 폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 녹여 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조한 후, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛)에 200 ㎛ 두께로 도포하여 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름 위에 상기 성형된 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 감마선을 25 kGy의 조사선량으로 조사하여 상처 치료용 수화겔을 제조하였다. 하기 실험예 1에 의한 필링시험 결과, 상기 수화겔의 인열강도는 64.7 g/㎠로 측정되었다.

< 실시예 2> 폴리비닐알콜 수화겔의 제조

폴리비닐알콜(중합도 2400, 검화도 99 몰%):글리세린=70:30의 비율로 혼합하여 증류수에 용해시켜 25 중량% 수용액을 제조하고, 이 수용액을 두께가 2 ㎜가 되도록 몰드에 붓고, -70 ℃에서 5분 동안 냉동한 후, 상온에서 20분간 해동시켜 예비 수화겔을 성형하였다. 몰드에서 분리한 예비 수화겔을 폴리프로필렌 부직포에 부착시키기 위하여, 폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 녹여 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조한 후, 이 수용액을 폴리프로필렌 부직포(150 ㎛)에 200 ㎛ 두께로 도포하여 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리프로필렌 부직포 위에 성형된 상기 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 감마선을 25 kGy의 조사선량으로 조사하여 상처 치료용 수화겔을 제조하였다. 하기 실험예 1에 의한 필링시험 결과, 상기 수화겔의 인열강도는 98.0 g/㎠로 측정되었다.

< 실시예 3> 폴리비닐알콜 수화겔의 제조

폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 99 몰%):폴리비닐피롤리돈(분자량 1,200,000):글리세린=50:20:30의 비율로 혼합하여 증류수에 용해시켜 25 중량%의 수용액을 제조한 후, 이 수용액을 두께가 2 ㎜가 되도록 몰드에 붓고, -70 ℃에서 5분 동안 냉동한 후, 상온에서 20분간 해동시켜 예비 수화겔을 성형하였다. 몰드에 서 분리한 예비 수화겔을 폴리우레탄 필름에 부착시키기 위하여, 폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 녹여 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조한 후, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛)에 200 ㎛ 두께로 도포하여 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름 위에 상기 성형된 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 감마선을 25 kGy의 조사선량으로 조사하여 상처 치료용 수화겔을 제조하였다. 하기 실험예 1에 의한 필링시험 결과, 상기 수화겔의 인열강도는 60.2 g/㎠로 측정되었다.

< 실시예 4> 폴리비닐알콜 수화겔의 제조

폴리비닐알콜(중합도 1,700, 검화도 99 몰%):글리세린=70:30의 비율로 혼합하여 증류수에 용해시켜 25 중량% 수용액을 제조하고, 이 수용액을 두께가 2 ㎜가 되도록 몰드에 붓고, -70 ℃에서 5분 동안 냉동한 후, 상온에서 20분간 해동시켜 예비 수화겔을 성형하였다. 몰드에서 분리한 예비 수화겔을 폴리우레탄 필름에 부착시키기 위하여, 폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 녹여 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조한 후, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛)에 200 ㎛ 두께로 도포하여 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름 위에 상기 성형된 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 감마선을 25 kGy의 조사선량으로 조사하여 상처 치료용 수화겔을 제조하였다. 하기 실험예 1에 의한 필링시험 결과, 상기 수화겔의 인열강도는 67.2 g/㎠로 측정되었다.

< 실시예 5> 폴리비닐알콜 수화겔의 제조

폴리비닐알콜(중합도 2400, 검화도 99 몰%):젤라틴:글리세린=50:20:30의 비율로 혼합하여 증류수에 용해시켜 25 중량% 수용액을 제조하고, 이 수용액을 두께가 2 ㎜가 되도록 몰드에 붓고, -70 ℃에서 5분 동안 냉동한 후, 상온에서 20분간 해동시켜 예비 수화겔을 성형하였다. 몰드에서 분리한 예비 수화겔을 폴리우레탄 필름에 부착시키기 위하여, 폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 녹여 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조한 후, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛)에 200 ㎛ 두께로 도포하여 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름 위에 상기 성형된 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 감마선을 25 kGy의 조사선량으로 조사하여 상처 치료용 수화겔을 제조하였다. 하기 실험예 1에 의한 필링시험 결과, 상기 수화겔의 인열강도는 45 g/㎠로 측정되었다.

<실험예 1> 폴리비닐알콜의 종류에 따른 폴리우레탄 필름과 수화겔의 접착력 변화 측정

실시예 1에 의해 성형된 예비 수화겔을 폴리우레탄 필름에 접착시키기 위해 사용되는 폴리비닐알콜의 중합도 및 검화도를 달리하여 표 1의 a~f 폴리비닐알콜 수화겔을 제조하였다. 이렇게 제조된 a~f의 수화겔에 대하여 인열강도를 측정하기 위한 필링시험을 수행하였다. 즉, 수화겔 시트를 폭 1 ㎝로 절단하고, 폴리우레탄 필름과 수화겔의 끝부분(2 ㎝)을 강제로 분리한 다음, 만능시험기로 잡아당겨 벗겨내는데 필요한 힘을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시료명	폴리비닐알콜의 종류	인열강도(g/㎠)
a	중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%	64.7
b	중합도 2,000, 검화도 86~89 몰%	74.0
c	중합도 1,700, 검화도 86~89 몰%	97.2
d	중합도 500, 검화도 86~89 몰%	2.0
e	중합도 500, 검화도 99 몰%	1.9
f	중합도 1,700, 검화도 99 몰%	1.9

표 1의 결과로부터 폴리우레탄 필름과 수화겔을 접착력을 향상시키기 위한 바람직한 폴리비닐알콜의 중합도 및 검화도는 500~2700 및 75~90 몰%의 범위 내에 분포함을 알 수 있다.

< 실험예 2> 방사선 조사선량에 따른 폴리우레탄 필름과 수화겔의 접착력 변화 측정

폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 용해시켜 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조하고, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛) 위에 200 ㎛의 두께로 도포하고 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름 위에 상기 실시예 1에 의해 성형된 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착하여 g~i의 폴리비닐알콜 수화겔을 제조한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 시료 g~i에 조사량을 달리하여(25, 50, 75 kGy) 감마선을 조사하고, 실험예 1에서와 같은 방법으로 필링시험을 하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

시료명	감마선 조사량(kGy)	인열강도(g/㎠)
g	25	64.7
h	50	48.5
i	75	35.4

표 2의 결과로부터 폴리우레탄 필름과 수화겔의 접착력은 감마선 조사량에 따라 달라짐을 알 수 있다. 즉, 폴리우페탄 필름과 수화겔의 접착력은 25 kGy의 감마선 조사량에서 가장 바람직함을 알 수 있다.

<실험예 3> 폴리비닐알콜 바인더의 두께가 폴리우레탄 필름과 수화겔의 접착력에 미치는 영향 측정

폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 용해시켜 25 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조하고, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛) 위에 각각 150, 200, 300, 500 ㎛의 두께로 도포하고 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름 위에 실시예 1에 의해 성형된 수화겔 시트를 올려놓고 압착하여 j~o의 폴리비닐알콜 수화겔을 제조한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 시료 j~o에 25kGy의 감마선을 조사하고, 실험예 1에서와 같은 방법으로 필링시험을 하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

시료명	바인더 코팅의 두께	인열강도(g/㎠)
j	5 ㎛	3.9
k	150 ㎛	60.2
l	200 ㎛	64.7
m	300 ㎛	53.0
n	500 ㎛	50.3
o	1000 ㎛	21.4

표 3의 결과로부터, 본 발명에 따른 수화겔은 바인더 코팅의 두께가 200 ㎛인 것이 가장 바람직함을 알 수 있다.

<실험예 4> 바인더 농도에 따른 폴리우레탄 필름과 수화겔의 접착력에 미치는 영향 측정

폴리비닐알콜(중합도 2,400, 검화도 86~89 몰%)을 증류수에 용해시켜 25, 20, 18.2, 14.3 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 제조하고, 이 수용액을 폴리우레탄 필름(15 ㎛) 위에 각각 200 ㎛의 두께로 도포하고 상온에서 건조하였다. 건조된 폴리우레탄 필름위에 상기 실시예 1에 의해 성형된 예비 수화겔 시트를 올려놓고 압착하여 n~q의 폴리비닐알콜 수화겔을 제조한 후, 알루미늄 라미네이트 팩에 포장하였다. 최종적으로 25 kGy의 감마선을 조사하고, 실험예 1에서와 같은 방법으로 필링시험을 하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.

시료명	바인더로서 폴리비닐알콜의 농도	인열강도(g/㎠)
p	25 중량%	64.7
q	20 중량%Z	60.3
r	18.2 중량%	58.7
s	14.3 중량%	53.1

표 4의 결과로부터, 바인더로서의 폴리비닐알콜의 농도가 폴리우페탄 필름과 수화겔 간의 접착력에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 가장 바람직한 폴리비닐알콜의 농도는 25 중량%이다.

<실험예 5> 팽윤도의 측정

실시예 1에 의해 제조된 수화겔에 최종적으로 25, 50, 75 kGy의 감마선을 조사한 후, 시료를 1 ㎝ × 1 ㎝ 크기의 정사각형으로 절단하고, 이를 증류수 또는 세럼(horse serum)에 48시간 침지시킨 후, 셀룰로오스 종이로 수화겔 표면의 물을 제거하여 팽윤된 겔 무게를 측정하였다. 무게를 측정한 상기 수화겔을 진공 오븐에 넣고 60 ℃에서 48시간 건조시킨 후, 건조된 겔 무게를 측정하였다. 수화겔의 팽윤도(degree of swelling)를 하기 수학식 1에 의해 계산하고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.

시료명	감마선 조사량(kGy)	팽윤도(%)
		호스 세럼	물
t	25	270	1500
u	50	240	1400
v	75	200	1200

표 5에서 보는 바와 같이, 감마선 조사량이 25, 50, 75 kGy로 증가할수록 수화겔의 팽윤도는 감소하였으며, 호스 세럼에 비하여 5~6배 정도 큰 팽윤도를 나타냈다. 이로부터, 본 발명의 상처 치료용 수화겔은 일반적으로 멸균을 위해 조사되는 약 25 kGy의 감마선 조사에 의해 가교되는 경우, 상처의 치료를 위한 최적의 수분환경을 유지할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 의한 수화겔은 제조방법이 간편하고, 수분 증발량을 억제하면서 삼출액을 적절히 흡수하고, 겔 강도가 우수하며, 박테리아로부터의 감염을 예방할 수 있는 항균기능을 갖는다. 또한, 방사선 조사기술을 이용함으로써, 저장성과 멸균성을 동시에 만족시키고, 개시제나 가교제를 사용하지 않기 때문에 독성 잔류의 문제점이 전혀 없으며, 상처나 피부에 부착이 용이하고, 수화겔의 투명성, 취급용이성 등의 장점을 가짐으로써 화상, 창상 등의 상처 치료 또는 피부 재생에 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (13)

1. a) 폴리비닐알콜 단독으로 또는 폴리비닐알콜에 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산, 젤라틴, 아가(aga), 알지네이트(alginate) 및 키토산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 1 이상의 혼합으로 구성되며, 전체 수용액의 10-35 중량%인 생체적합성 고분자; 및 전체 수용액의 1-20 중량%인 다가알콜을 증류수에 용해시켜 생체 적합성 고분자 수용액을 제조하는 단계;

   b) 상기 생체적합성 고분자 수용액을 동결 및 해동하여 예비 수화겔을 성형하는 단계;

   c) 폴리비닐알콜 수용액을 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 코팅하고 건조하는 단계;

   d) 상기 폴리비닐알콜이 코팅된 고분자 필름, 부직포 또는 섬유 상에 상기 예비 수화겔을 붙여 압착하는 단계;

   e) 포장재료를 사용하여 상기 압착된 예비 수화겔을 포장하는 단계; 및

   f) 상기 포장된 압착된 예비 수화겔에 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 단계 a)의 생체적합성 고분자가 상기 폴리비닐알콜을 함유하는 혼합 고분자인 경우, 상기 폴리비닐알콜의 함량은 폴리비닐알콜 혼합액에 대하여 40 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 단계 a)의 폴리비닐알콜은 1,300~2,700의 중합도 및 85~99.9 몰%의 검화도를 갖는 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 단계 a)의 다가알콜은 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 소르비톨, 만니톨 및 폴리에틸렌글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 상기 단계 b)의 동결은 -150 ~ -15 ℃에서 5분~1시간 동안 수행되고, 상기 해동은 5~50 ℃에서 수행되며, 상기 동결 및 해동을 반복 수행하여 상기 생체적합성 고분자의 물리적 가교를 형성시키는 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 단계 c)의 고분자 필름은 폴리우레탄, 실리콘고무, 저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 및 가소화 폴리염화비닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
10. 제 1항에 있어서, 상기 단계 c)의 부직포는 폴리프로필렌 부직포, 폴리에틸렌 부직포, 나일론 부직포 및 폴리에스테르 부직포로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 단계 c)의 폴리비닐알콜은 500~2700의 중합도 및 75~90 몰%의 검화도를 갖는 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
12. 제 1항에 있어서, 상기 단계 c)의 폴리비닐알콜 수용액의 농도는 5~30 중량%이고, 코팅층의 두께는 10~500 ㎛인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.
13. 제 1항에 있어서, 상기 단계 f)의 방사선은 감마선 또는 전자선이고, 상기 방사선의 조사선량은 5~100 kGy인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법.