KR101119914B1 - 자몽추출물을 함유한 의료용 항균 봉합사 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 봉합사에 자몽추출물이 함유된 것을 특징으로 하는 의료용 항균 봉합사 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 의료용 항균 봉합사는 봉합사에 항균 효과가 있는 자몽추출물을 함유시킴으로써, 봉합사에 항균 기능을 부여하여 봉합사에 의해 발생하는 병원균 감염을 방지할 수 있다.

자몽추출물, 의료용, 봉합사, 감귤류

Description

자몽추출물을 함유한 의료용 항균 봉합사 및 그 제조방법{Antimicrobial Suture For Medical Use With Grapefruit Extract, And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 수술 시 이용되는 생분해성 또는 비 생분해성 봉합사의 항균성 증진에 관한 기술로서, 봉합사를 항균 효과가 있는 자몽추출물이 분산된 용액에 함침시킴으로써 자몽추출물 내에 포함된 기능성 물질들로 인한 봉합사의 항균성을 높이는 기술이다.

봉합사(suture)는 상처가 아물 때 까지 잘라진 수술 부위를 한데 모아 정상적인 위치에 두도록 하기 위해 사용되는 중요한 의료용 접합재이다. 상기 봉합사가 의료용 재료로서 갖추어야하는 조건은 생체적합성, 화학적 안정성, 유연성, 내구성, 내열성, 경시성, 성형성, 가공성이 뛰어나야하며 생산비 역시 저렴해야 한다.

봉합사의 종류에는 흡수성 봉합사와 비흡수성 봉합사가 있으며 흡수성 봉합사는 천연봉합사인 장선(catgut)과 콜라겐이 있고 합성봉합사인 PGA와 PLA가 있으 며, 비흡수성 봉합사에는 폴리에스터, 나일론 등이 있다.

수술용 봉합사의 역사는 5000년 전 이집트 사람들이 힘줄이나 노끈을 봉합사로 사용하였다는 기록으로부터 시작되고, 그 후 로마, 중세기를 거쳐 현대에 와선 1806년에 펜실베이니아 의과대학에서 의해 새끼염소 가죽과 사슴 가죽으로부터 생체 흡수성 봉합사가 처음으로 개발되었다. 그 후, 합성봉합사가 50여년 전부터 개발되고 사용되어 최근에는 생체 흡수성이 있으면서 매우 단단한 클립(clip) 모양 등 다양한 모양으로 생산이 되고 있다.

한편, 생분해성 봉합사는 70년대 이전까지만 해도 소나 양 같은 동물의 장기 추출물로 만든 장선이 널리 사용되어 왔지만 낮은 강도로 인한 기술성 저하, 조직반응으로 인한 부작용 발생 등으로 사용이 점차 감소하여 왔다. 장선은 처음에는 주로 고양이의 내장을 사용한 데서 유래하였고 70년대 이후로는 폴리머의 에스테르기가 인체조직 내의 체액에 의해 가수분해 됨으로써 스스로 분해 흡수되는 합성 섬유로 된 수술용 봉합사가 꾸준히 개발되어 오고 있다.

합성 봉합사는 여러 가닥의 실을 꼬아 만든 PGA(polyglycolic acid) 봉합사와 한 가닥으로 이루어진 PDO(polydioxanone) 봉합사로 크게 분류할 수 있다. 상기 PDO 봉합사는 한 가닥으로 되어있어 유연성과 탄력성이 떨어지지만 표면이 매끈하고 실 사이에 공간이 없어 세균감염이 적은 반면에, PGA 봉합사는 여러 가닥의 실을 꼬아 만들었기 때문에 유연성과 탄력성이 뛰어난 장점이 있으나 표면이 거칠고 실 사이에 공간이 생겨 세균감염이 쉬운 단점이 있다.

상기 두 가지 형태의 봉합사들의 단점을 보완하기 위한 방안으로서 개발된 PGLA(poly(glycolide-co-L-lactide) 봉합사는 글리콜라이드와 락타이드를 원료로 사용하여 중합한 공중합체로 유연성과 탄력성이 좋으며, 표면에 스테아르산칼슘(calcium stearate)을 코팅제로 사용하여 코팅효율이 좋게 하여 표면의 거칠기를 줄일 수 있다.

또한, 상기 PGA, PLA 단일중합체의 생분해기간은 분자량에 따라 다소 차이가 있지만 통상 1년 이상인데 반하여, 이들의 공중합체인 PGLA는 분자량에 따라서 수주 내지 수십 주에 걸쳐 생분해가 일어난다.

상기와 같은 다양한 봉합사들이 갖추어야 할 조건으로는 적절한 장력과 탄력을 지니면서 조직 내 반응을 일으키지 않아야 하고, 세균이나 박테리아, 바이러스가 성장할 수 있는 환경을 제공하지 않아야 한다.

또한 알레르기, 과민성 반응을 유발하거나 발암성이 있으면 안 되며, 다루기 편리하면서 매듭이나 올이 쉽게 풀어지거나 끊어지지 않고 매듭 후 절단력이 좋아야하고 고압멸균 소독시 그 형태나 성분이 변질되지 않아야 한다. 한편, 강도의 유지는 흉터의 재형성이 천천히 이루어지기 때문에 조직의 유합이 이루어지기 위해서도 필요한 기간 동안 유지가 가능하도록 일정량의 강도는 유지되어야 한다.

이와 같이 생분해성 봉합사는 봉합사 자체로도 다루기 편리해야 하며 또한 수술 시 발생할 수 있는 감염의 경우 역시 고려되어야 한다.

봉합사로 인한 2차 감염의 문제를 해결하기 위한 방안으로서 종래에는 봉합사에 항균력을 부여하기 위하여 은나노 물질과 같은 항균 효과를 가지는 물질들을이용하여 왔다. 그러나, 상기와 같은 나노입자 물질들은 신체 내에 들어가게 되면 인체 내에 오랜 기간 남게 된다는 문제점이 있었다.

한편, 자몽추출물의 성분 중 하나인 나린진(Naringin) 성분은 항균 효과를 가지는 비타민 P라고 알려진 후라보노이드 성분의 일종이며, 주로 잘 익은 자몽의 종자, 껍질에 많이 존재하며, 쓴맛이 난다. 분자식은 C₂₇H₃₂O₁₄2H₂O이며, 그 화학적 구조는 하기 화학식 1과 같다.

나린진의 주요 기능들을 살펴보면, 나린진은 식품 내의 미생물의 성장을 정지시키는 정균효과과 미생물을 살균하는 항균효과를 갖는다. 또한, 나린진은 항산화 작용을 하며 식품 내의 지용성 토코페롤보다 뛰어난 효과를 보이는 강력한 천연 항산화제이다. 특히, 수용성이므로 그 사용범위가 다양하고 과다 섭취하더라도 무독한 것이 특징이다.

나린진의 항산화 작용 원리를 간단히 살펴보면, 하기 화학식 2와 같다.

또한, 상기 나린진 성분은 금속봉쇄 작용을 하여 세포막의 효소작용을 방해하여 세균의 생육을 저해하는 효과가 있다. 그외에도, 나린진 성분은 아스콜빈산의 상승작용을 하여 식품 내 아스콜빈산의 안정성을 향상시킨다. 또한, 나린진 성분은 악성세포의 성장을 중지시키는 작용과 발암 물질에 의해 손상되어진 세포를 회복시키는 함암효능이 있다.

본 발명자는 이러한 다양한 기능을 가지는 나린진의 성분 등이 함유된 자몽추출물을 봉합사에 적용하여, 항균력을 가지면서도 나노입자가 생체 내에 잔류하는 문제가 없는 봉합사 및 그 제조방법을 개발하였다.

본 발명의 목적은 항균 효과가 있는 자몽추출물을 봉합사에 적용하여 수술 시 발생할 수 있는 감염을 최소화 하고 봉합사 원사의 비위생적인 부분을 보완하여, 기존의 봉합사가 지닌 문제들을 해결할 수 있는 봉합사 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명에서는 항균성을 높이기 위하여 봉합사를 자몽추출물이 함유된 용역에 함침하는 기법을 도입하였다.

여기서, 상기 자몽추출물은 자몽의 종자에서 추출된 것이 사용될 수 있으며, 상기 자몽추출물은 나린진(Naringin), 아스코르브산(ascorbic acid) 또는 시트랄(citral) 성분을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 봉합사는 생분해성 성분으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 생분해성 성분은 PGA(polyglycolic acid), PLA(polylactic acid), PLLA(poly(lactide-co-L-lactide), PGLA(poly(glycolide-co-L-lactide), PG (polyglycolide), PL(polylactide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

그리고, 상기 봉합사는 비흡수성 성분으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 비흡수성 성분은 폴리에스터(polyester), 나일론(nylon), PAN(Polyacrylo nitrile) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

또한, 상기 봉합사는 상기 자몽추출물의 균일한 함유를 위하여 단선사 (monofilament) 형태를 가지는 것이 바람직하며, 상기 봉합사는 코팅제로서 스테아르산칼슘(Calcium Stearate) 성분을 더 포함할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명의 의료용 항균 봉합사의 제조방법은 i) 봉합사를 제조하는 단계, 및 ⅱ) 상기 제조된 봉합사를 자몽추출물 용액에 함침시키는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 자몽출추물 용액은 메탄올 용매를 이용하며, 상기 자몽추출물 용액의 농도는 500 내지 2000 ppm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 봉합사는 자몽추출물의 충분한 함유량을 확보하기 위하여 자몽추출물 용액에 360분 이상 함침되는 것이 바람직하다.

본 발명의 의료용 항균 봉합사는 봉합사에 항균 효과가 있는 자몽추출물을 함유시킴으로써, 봉합사에 항균 기능을 부여하여 봉합사에 의해 발생하는 병원균 감염을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 의료용 항균 봉합사는 봉합사의 위생성을 높이면서 수술시 발생되는 이차감염의 요인인 봉합사 표면의 균류 발생을 방지하면서도, 봉합사의 강도와 장력을 안정감 있게 유할 수 있다.

본 발명에 따른 자몽추출물을 함유한 의료용 항균 봉합사 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 의료용 항균 봉합사는 자몽추출물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 봉합사는 생분해성 성분, 비흡수성 성분, 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있으며, 상기 생분해성 봉합사는 PGA(polyglycolic acid), PLA(polylactic acid), PLLA(poly(lactide-co-L-lactide), PGLA(poly(glycolide-co-L-lactide), PG (polyglycolide), PL(polylactide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 비흡수성 성분은 폴리에스터(polyester), 나일론(nylon), PAN(Polyacrylo nitrile) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

또한, 상기 자몽추출물은 자몽 종자에서 추출된 것이 사용될 수 있으며, 상기 자몽추출물은 나린진(Naringin), 아스코르브산(ascorbic acid) 또는 시트랄(citral) 성분을 포함한다.

하기 실시예에서는 상기 자몽추출물로서 시중에 판매되는 DF-100의 제품을 사용하였다. 생분해성 봉합사는 생체 내에서 흡수 분해되는 성질이 있어 수분에 오래 노출하게 되면 강도가 약해지면서 분해가 일어나므로 증발력이 강한 메탄올을 용매로 이용하여 수분과의 반응을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 봉합사는 단선사(mono filament) 형태를 가지는 것이 바람직하며, 상기 봉합사는 코팅제로서 스테아르산칼슘(Calcium Stearate) 성분을 더 포함 할 수 있다.

단선사는 복선사(multifilament)에 비하여 원사의 사이에 균 증식이 어려울 뿐만 아니라, 자몽추출물이 균일하게 함유되어 항균력을 더욱 높일 수 있으며, 수술과 관련하여 발생할 수 있는 감염요인을 더욱 줄일 수 있다. 또한, 봉합사의 거친 표면과 균의 기생공간을 보충하기 위해 스테아르산칼슘과 같은 코팅제를 사용할 수 있다.

한편, 상기 의료용 항균 봉합사의 제조방법은 i) 봉합사를 제조하는 단계, 및 ⅱ) 상기 제조된 봉합사를 자몽추출물 용액에 함침시키는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 봉합사 원사를 코팅하는 과정을 나타낸 개략도이며, 하기 화학식 3은 시술이 용이한 생분해성 단선사 봉합사의 제조에 관한 반응식이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 봉합사의 FE-SEM 분석 사진으로서, 먼저 선정된 폴리머를 동일한 조건에서 다양한 조성비로 방사하여 중합 조성비별 물성을 비교하여 최적의 중합 조성비를 선정한 후, 선정된 조성물을 단선사 방사기를 이용 하여 방사조건별로 제조하여 취급성과 매듭 안정성이 우수한 단선사를 준비하였다.

상기 단선사를 다시 복합방사기를 이용하여 폴리머 구성비별로 시험하여 최적의 복합 단선사(conjugated mono - filament)를 제조하였다.

도 3은 위와 같이 제조된 봉합사 1g을 자몽추출물 100ppm 용액 30mL에 넣고 30분 단위로 함침시켜 더 이상 봉합사 내에 흡수되지 않을 때까지 시간에 따라 촬영한 SEM 분석 사진 결과이다.

도면에서 볼 수 있듯이, 봉합사가 자몽추출물을 함유함으로 인한 봉합사의 두께 변화는 거의 없는 것을 볼 수 있으며, 따라서 사용시 불편함을 최소화할 수 있다.

이하, 본 발명에 따라 제조되는 의료용 항균 봉합사의 실시예들을 상세히 살펴본다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] PGLA(poly(glycolide-co-L-lactide)의 제조

하기 실시예들에서 사용되는 봉합사는 크게 네 공정을 거쳐 완성하였다. 먼저 폴리 글라이코라이드(poly-glycolide)와 락타이드(Lactide)를 용융시켜 겔상태로 만든 후 안료와 혼합하였으며, 이때 안료가 겔상태와 혼합되도록 별도로 구비된 용융 및 혼합조에 투입하여 용융 및 혼합 공정을 수행하였다.

그 후, 상기 용융체 상태의 원료를 각각의 가압조를 통해 가압하여 각각의 가압조에 설치된 밸브를 번갈아 가며 개방하여 압출하는 압출공정과, 상기 가압조 로부터 공급된 원료를 방사금구를 통해 실의 형태로 강하게 압출되는 방사공정과, 방사된 실을 연신장치를 이용하여 연신함으로써 인장강도와 탄성이 증대되도록 하는 연신공정을 차례로 수행하였다.

도 9는 PBS 용액 내 PGLA 봉합사 0.1g의 분해 거동을 각각 10일과 2달 동안 살펴본 사진으로서, 상기 봉합사의 분해가 상당히 빠르게 진척되는 것을 확인할 수 있다, 분해기간이 짧다는 것은 생분해를 시키는 효능이 높다는 것을 의미함으로 봉합사로 인한 2차 감염이 줄어드는 장점이 있다.

[실시예 2] 자몽추출물의 제조

나린진 성분을 함유한 자몽추출물을 100ppm부터 1000ppm까지 제조하여 실험을 진행하였다. 상기 자몽추출물에 봉합사를 함침 시켰을 때 수분으로 인하여 봉합사가 분해되는 현상을 막기 위해서 상기 자몽추출물을 용해시키기 위한 용매로서 기화도가 높은 메탄올을 이용였다.

도 4는 JASCO V-550 UV-Vis Spectrophotometer (Wavelength Range : 200~900nm, Bandwidth Selectable : 0.5nm , Scanning Speed 400nm/min, Data Pitch 1nm) 분석 장치를 사용하여 283nm의 파장에서 측정한 추출물의 UV-VIS 분석 결과를 나타낸 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 나린진의 고유한 파장값이 283nm임을 확인할 수 있다.

[실시예 3] 복합사의 자몽추출물 용액 내 함침

상기 실시예 1에서 만들어진 봉합사 1g과 상기 실시예 1에서 만들어진 1000ppm 농도의 자몽추출물 30mL를 바이알에 넣고 0분, 30분, 60분, 90분, 120분, 150분, 180분, 240분, 360분, 420분, 480분, 540분, 600분, 660분, 720분까지 함침시킨 후, 봉합사를 꺼내어 진공 건조시켰다.

상기 봉합사에 자몽추출물이 얼마나 흡수되어있는지를 확인하기 위해 남은 용액에 나린진의 파장인 283nm에서 UV-VIS 분석을 수행하여, 봉합사에 함유된 자몽추출물의 양을 함침 시간에 따라 도 5의 그래프에 도시하였다.

측정 결과 30분까지 봉합사에 함유된 나린진의 양이 가장 많은 것을 확인 할 수 있었으며 360분 이후 더 이상 함유량이 증가하지 않는 것을 알 수 있었다. 이로써 최대 함침 시간은 360분임을 확인 할 수 있었다.

[실시예 4] 약물 방출의 측정

상기 실시예 3에서 제조된 360분 동안 나린진을 함유한 봉합사의 생체 내 약물 방출 정도를 확인하기 위해 테스트를 수행하였다.

본 방출 테스트를 위한 용매로서 PBS(Phosphate Buffer Calculator로 Monobasic monohydrate : 1.1832g, Dibasic ACS reagent : 8.1572g) 0.01M를 제조하였으며, pH는 7.4로 조절하였다.

자몽추출물로 도 6의 검량선(standard curve)을 그린 후, 각각의 농도에 맞게 준비하여 테스트를 수행하였다. 상기 기능성 물질에 대한 검량선은 JASCO V-550 UV-Vis Spectrometer(Wavelength Range: 200～900nm; Bandwidth Selectable: 0.5nm; Scanning Speed: 400nm/min; Data Pitch: 1nm)를 사용하여 흡광도를 측정하여 얻어졌다. 도 6에 나타난 검량 곡선식은 하기와 같다. x는 기능성 물질의 농도, y는 흡광도를 나타낸다.

y = 86.7989493433x + 0.0810614634

봉합사 1g을 취하여 1000ppm의 자몽종자추출물 용액 30mL에 24시간 동안 교반 하에서 함침시킨 후, 필터링하였다. 필터링된 봉합사를 건조시켰고, 상기 건조된 봉합사를 1g 담고 0.01M의 PBS 용액을 피펫을 이용하여 5mL씩 넣었다. 각 시료를 쉐이커(shaker)에 투입하고, 2시간 동안 5mL씩 피펫을 이용하여 추출하였으며, 그리고 다시 5mL의 PBS 용액을 투입하고 쉐이커에 넣었으며, 이때 온도는 36.5℃로 맞추어 체내의 온도와 비슷한 조건으로 실험하였다.

도 7은 상기 테스트 결과로서, 봉합사에 함유된 자몽종자추출물이 생체 내에서 어느 정도의 시간 내에 방출되는 지를 확인할 수 있는 방출 프로파일을 나타낸 것이다.

실험 결과, 본 발명에 속하는 자몽종자추출물이 함유된 봉합사의 약물 방출을 0 ~ 150 시간 동안 확인해 본 결과 체내와 거의 동일한 환경 내에서 약 70시간 이후 약물 방출 거동이 끝나는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 체내에 들어간 봉합사의 항균력이 약 이틀에서 삼일 정도 유지되는 것으로 예상 할 수 있으며, 이로 인하여 체내에서 봉합사의 균으로 인한 감염의 피해를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.

[실시예 5] 항균성

상기 실시예 3의 자몽종자추출물을 함유한 봉합사의 항균력 테스트를 진행하였다. 사용된 시험방법은 도말평판 배양(spread plate culture)을 사용하여 직물의 항균도 시험법인 paper disk 법을 사용하였고, 공시균주로 대장균(Escherichia Coli, ATCC 25922)중 하나인 DH 5α를 사용하여, 37ㅁ1 ℃, 24 시간 배양한 후 공시균주의 변화를 측정하였다.

도 8은 각각 대조군과 500ppm, 1000ppm, 2000ppm의 자몽추출물을 함유한 페이퍼의 항균력을 비교하여 보여주는 그래프 및 사진이다. 균이 배양되어 있는 플레이트에 자몽종자추출물이 함유된 페이퍼가 놓임으로 인하여 균주의 생장이 억제되어 페이퍼 주변의 균주가 사라진 결과를 초래하는 것을 사진에서 확인할 수 있다.

특히, 500ppm의 자몽추출물 용액에 비하여 1000ppm의 자몽추출물 용액에서 일정하게 균주가 죽은 것을 확인 할 수 있었고, 2000ppm 자몽추출물의 경우 균주의 생장이 억제된 부분이 증가한 것은 확인 되었으나 일정하게 제거된 것으로 보이지 않아 1000ppm의 농도를 지닌 자몽추출물을 이용하는 것이 가장 안정적이고 균일하게 주변의 균들을 억제하는 것을 알 수 있었다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 의료용 항균 봉합사는 봉합사에 항균 효과가 있는 자몽추출물을 함유시킴으로써, 봉합사에 항균 기능을 부여하여 봉합사에 의해 발생하는 병원균 감염을 방지할 수 있다. 즉, 봉합사의 위생성을 높여 수 술시 발생되는 이차감염의 요인인 봉합사 표면의 균류 발생을 방지하면서도, 봉합사의 본래의 강도와 장력을 안정감 있게 유할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

도 1은 봉합사 원사를 코팅하는 과정을 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 봉합사 원사의 FE-SEM 분석 사진이다.

도 3은 자몽종자추출물 용액에 함유된 봉합사의 시간에 따른 SEM 분석 사진이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자몽종자추출물의 UV-Vis 분석 스펙트럼이다.

도 5는 봉합사에 함유된 자몽추출물의 양을 시간에 따라 측정한 그래프이다.

도 6은 자몽추출물 용액에 대한 검량선 그래프이다.

도 7은 자몽종자추출물이 함유된 봉합사의 자몽추출물질 방출을 측정한 것으로서, 시간에 따른 ppm 농도의 누적값을 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자몽추출물이 함유된 봉합사의 항균력을 측정한 항균테스트 결과 그래프 및 사진이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자몽추출물이 함유된 봉합사의 분해 결과 사진이다.

Claims (6)

1. 나린진(Naringin), 아스코르브산(ascorbic acid), 시트랄(citral) 성분이 포함된 자몽추출물이 내부에 함유된 봉합사의 제조방법으로서,

   단선사(monofilament) 형태의 봉합사를 메탄올로 추출된 500 ~ 2000 ppm의 자몽추출물 용액에 360분 이상 함침시켜,

   봉합사가 체내에 유입된 후 상기 자몽추출물이 70 시간 동안 지속 방출되는 것을 특징으로 하는 의료용 항균 봉합사의 제조방법.
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