KR101189459B1 - 조직고정 기능성의 필름 - Google Patents

Abstract

우수한 유착방지성능과 손상 조직에 부착되는 기능을 가진 유착방지제는 임플란트 이후에 수술한 조직부위에 고정되어 유착방지 기능을 효과적으로 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 필름형 유착방지제는 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 다당류 화합물 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 폴리에틸렌옥사이드 유도체의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 형성되는 가교화된 하이드로젤로 된 기저층, 및 상기 기저층의 한 면 또는 양 면 상에, 콜라겐과 같은 세포부착성 생체활성물질의 존재 하에서, 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 다당류 화합물 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 폴리에틸렌옥사이드 유도체 사이의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 가교화된 하이드로젤과 생체활성물질이 복합화 된 기능층을 포함한다.

Description

조직고정 기능성의 필름 {Film with Tissue Adhesiveness}

본 발명은 손상된 조직과 장기의 표면에 고정이 가능한 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 종래 젤, 용액, 스펀지, 부직포 형태의 유착방지제의 문제점인 유착방지제 이식 후 조직 및 장기에 대한 부착성 결여로 인한 이식된 유착방지제의 이동을 방지할 수 있는 조직고정 기능을 필름에 제공할 수 있다. 또한, 물리적 강도, 조작용이성, 생체적합성 등을 개선하여 유착방지성능의 향상과 함께 사용자의 이용편의성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상처 치유를 촉진할 수 있으며, 작은 수술도구에 의해 조작이나 이동이 가능하여 다양한 외과수술에 적용이 용이하고, 조작이 간편하며 체내 이물반응을 최소화할 수 있는 다층구조의 필름에 관한 것이다.

유착은 염증, 창상, 마찰, 수술에 의한 창상 등 상처 치유과정에서 혈액이 유출되어 응고하고, 이에 의해 주변 장기 또는 조직과 결합되어 발생하며, 세포가 침투해 들어가 조직화되면 더욱 유착이 강하게 형성된다. 수술 후 유착은 수술부위의 상처가 다른 조직에 유착되어 통증, 장폐색, 불임 등을 유발할 수 있는 중요한 의료문제이며, 장기 또는 조직의 기능장애를 초래하여 경우에 따라 유착 박리를 위한 재수술이 필요하기도 하고, 생명을 위협하는 요인이 되기도 한다. 특히, 개복 수술 후 유착 발생율은 60 ～ 95 %로 상당히 높은 것으로 보고되고 있다. 이러한 유착을 방지하는 방법으로 근래에는 유착방지제를 제조하여 수술시 삽입하는 방법을 사용하고 있는데, 특히 용액, 젤, 필름 등 여러 형태의 유착방지제(barrier)가 사용되고 있다.

유착방지제에 사용될 수 있는 재료는 체내에서 상처가 치유되는 기간 동안만 장막을 방지하는 역할(adhesion barrier)을 해 주고, 이후에는 생분해되어야 하며, 재료 자체가 무독성이어야 함과 더불어, 분해, 대사를 통한 배출물질 역시 인체에 무해해야 한다. 유착방지용 재료는 다당류와 단백질류의 생체유래 천연고분자, 비생체유래 천연고분자, 합성고분자 등이 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌옥사이드, 산화된 재생 셀룰로오스(oxidized regenerated cellulose, 이하 ORC), 카르복시메틸셀룰로오스, 덱스트란 설페이트, 히알루론산, 콘드로이틴 설페이트, PLA, PGA, PLGA, 콜라겐, 피브린 등이 단독으로 또는 하이브리드 형태로 개발 및 사용된다.

상기와 같은 유착방지제에 대한 종래기술로 미국 특허 제6,599,526호에는 콜라겐과 부재료를 이용하여 수술시 심장주위 근육의 유착을 막기 위한 패치 형태의 유착방지제에 대하여 기재하고 있다. 또한, 미국 특허 제6,566,345호에는 액상, 젤, 거품형태의 유착방지제에 대하여 기재하고 있으며, 카르복시(carboxyl)기를 갖는 다당류, 폴리에테르(polyethers), 폴리에시드(polyacids), 폴리알킬렌 옥사이드[poly(alkylene oxides)] 등의 다당류와 합성고분자 재료를 사용하고 있다. 뿐만 아니라, 한국 공개공보 제2003-0055102호는 카르복시메틸셀룰로오스와 겔란 검을 원료로 한 항염 및 상처치료 성능을 겸비한 유착방지제에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 젤, 액상, 거품 등의 형태를 가지는 유착방지제는 제품의 성상으로 인해 상처부위에 정확히 고정되지 못하고, 중력에 의해 아래 부위에 모이게 되며, 이에 따라 환부의 회복과 상처에 의한 유착을 감소시키는 효과가 적다는 문제점이 있다.

유럽 특허 제092733호에는 다당류 중 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌옥사이드를 사용하여 가교를 통한 멤브레인, 젤, 섬유, 부직포, 스펀지 등의 형태로 된 유착방지제에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 카르복시메틸셀룰로오스는 생체 유래물질이 아니기 때문에 생체적합성이 다른 생체 유래물질에 비하여 낮으며, 합성고분자인 폴리에틸렌글리콜 등은 생체 내에서 분해가 되지 않아 분자량이 작은 재료만이 사용될 수 있고, 이 경우 흡수되어 대사경로를 거쳐 배출되는 것으로 알려져 있다. 또한, 분자량이 작은 것만을 사용해야 하므로 흡수가 빨리 일어나 유착을 방지하기 위한 장막 역할을 충분히 오랫동안 지속할 수 없는 단점이 있다. 비슷한 형태로 출원한 미국 특허 제6,133,325호에도 역시 다당류와 함께 폴리에테르를 사용하여 멤브레인 형태의 유착방지제를 기재하고 있다.

한국 공개공보 제2002-0027747호에는 P-디옥사논(p-dioxanone)과 L-락티드(L-lactide) 블록을 폴리에틸렌글리콜과 공중합한 수용성 고분자 젤을, 유착방지제를 비롯한 약물전달체, 조직접합체, 치조골재생막 등에 적용할 수 있음이 기재되어 있으나, 이 또한 젤 형태이므로 전술한 것과 같이 항상 움직임이 있는 복강 내부의 장기 및 조직의 상처 부위에 정확히 고정시키기 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 미국 특허 제6,630,167호에는 히알루론산을 가교하는 방법을 기재하고 있다. 히알루론산은 생체 구성성분의 하나로 생체적합성은 우수하나, 생체 내에서 반감기가 1 ～ 3 일로 쉽게 분해되기 때문에 유착방지의 역할에 제약이 있다는 문제점이 있다. 히알루론산은 수용성 고분자로서, 가교하는 경우에도 물과 접촉시 다량의 물을 함유하고 기계적 강도가 약하게 되어 취급이 용이하지 않은 단점이 있다. 또한, 분해 기간을 조절하기 위하여 이를 화학적으로 가교하는 경우, 필름 등을 제조하는데 사용된 가교제의 잔류물을 별도로 제거해야 한다는 문제점이 있다.

미국 특허 제6,693,089호에는 알지네이트(alginate)를 사용하는 방법에 대하여, 한국 공개공보 제2002-0032351호에는 수용성 알긴산과 카르복시메틸셀룰로오스를 이용하여 알긴산염이 칼슘 이온에 선택적으로 결합된 semi-IPN(semi-interpenetrating polymer network) 구조의 유착방지제를 기재하고 있다. 그러나, 이들 기술 또한 체내에서의 빠른 분해와 비생체물질의 사용으로 인하여 그 역할 및 취급이 제한적이라는 문제점이 있다. 또한, 셀룰로오스 아세테이트에 실록산을 처리한 특허출원의 경우, 셀룰로오스류는 pH에 따른 반응이 민감하기 때문에 가공하여 활용하기가 어려우며 천연 고분자이긴 하나 생체 구성성분이 아니므로 생체 내에 삽입시 이물반응을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 생체 내 분해를 위해서는 산화시키는 방법 등 가수분해 될 수 있도록 구조를 변이시켜 주어야 한다는 문제점이 있다.

현재 판매되고 있는 유착방지제는 필름, 스펀지, 직물, 젤, 용액 등의 형태가 있으며, 일반적으로 용액이나 젤 형태에 비하여, 필름이나, 스펀지 형태의 제품이 특정 부위에 고정시키기 유리하다. 이런 형태의 제품 중 Johnson & Johnson사의 "Interceed"는 최초로 상용된 유착방지제이며, ORC로 제조된 직물 제품으로 굴곡이 심한 장기나 조직에 대한 밀착성이 우수하다. 그러나, ORC 또한 비생체물질로 생체적합성이 낮으며, 또한 공극의 크기가 매우 크기 때문에 여러 가지 세포, 혈액 단백질 등의 용이한 투과성으로 인하여 분리 막 효율성이 낮고, 조작시 힘이 가해지는 방향으로 형태가 변형되는 문제점이 있다. 한편, Genzyme Biosurgery사에서는 히알루론산과 카르복시메틸셀룰로오스를 이용한 필름형 유착방지제를 "Seprafilm"으로 상용화하였다. 이 "Seprafilm"의 경우, 수분 접촉시 말리거나, 건조상태에서 부서지기 쉬운 특성이 있어 취급하기가 용이하지 않아, 젖은 손을 피해야 하고, 수술 부위의 수분을 최소화해야 하며, 특히 복강경술에 적용하는데 많은 제약이 있다.

척추 유착 방지에 사용되는 MacroPore Biosurgery사의 "HYDROSORB Shield"나 개복수술 후에 사용되는 Mast Biosurgery의 "SurgiWrap"은 생분해성 고분자인 Poly(L-lactide-co-D,L-lactide)(PLA, 70 : 30)로 제조된 투명한 필름 형태의 유착방지제로서, 생분해 기간이 4 주 이상으로 긴 특징이 있으며, 기계적 강도가 우수하여 취급이 편리한 제품으로 알려져 있다. 그러나, 여기에 사용된 폴리락틱산과 폴리글리콜산을 사용하여 제조된 필름은 한쪽 방향으로 롤처럼 감기는 용이하나, 3차원으로 굴곡이 심한 장기 표면이나 조직 표면에 부착 시 밀착되기 어려운 단점이 있다. 또한, 이들 재료는 소수성으로 인하여 수분 흡수가 낮기 때문에 인체 내 장기나 조직 같은 습윤 표면에 접촉 시 부착성이 낮아 인체 내 조직과 접착력이 낮은 단점이 있다. 또한, 생체 내에서 가수되어 산성의 분해물을 배출하게 되기 때문에 유착의 원인이 되는 염증반응을 다소 유발할 수 있다. Integra사의 "DuraGen Plus"는 외과와 신경외과 용도로 개발된 동물 유래의 콜라겐을 원료로 한 스펀지형 유착방지제이다. 콜라겐 스펀지는 수분을 흡수하여 장기 표면에 부착되기는 용이하나, 물리적 강도가 비교적 약하고, 수분을 지나치게 많이 흡수함으로써 자체의 무게가 무거워져 일단 수분을 흡수한 상태에서는 다른 위치로의 이동이나 취급 등이 어려운 단점이 있다. 또한, 동물 유래의 재료의 경우, 면역거부반응이 나타나거나 동물성 병원균이나 바이러스에 노출될 우려가 있다.

한편, 외과 수술은 크게 개복술과 수술(복강)경술로 나눌 수 있는데, 현대 의학에서는 수술부위의 상처가 작게 남고, 마취 등에 의한 부작용이 적은 수술경술이 크게 증가하고 있다. 수술경술에서는 직경 10 ㎜ 이내의 구멍을 만들어 여기에 포셉(forcep) 등 수술도구를 삽입하여 수술경을 통해 화면으로 보면서 시술하며, 유착방지제의 적용을 위해서는 이 작은 직경의 구멍을 통해 인체 내부로 유착방지제를 삽입해야 한다. 따라서, 복강경술에 사용하기 위해서는 접거나 말아도 찢어지거나 부서지지 않아야 하며, 작은 수술 도구를 이용하여 이동 및 조작이 가능해야 한다.

일반적으로 유착방지제는 그 목적과 용도에 사용되기 위해 다음과 같은 조건을 만족시켜야 한다.

첫째, 기공 크기를 미세하게 조절하거나, 혈액 및 세포에 대해 비부착성인 재료를 사용함으로써 세포나 혈액이 부착되거나 침투되지 않아야 한다.

둘째, 유착방지제는 원하는 부위에 부착되어 일정한 기간 동안 유지될 수 있는 부착력이 필요하다.

셋째, 유착의 원인이 되는 염증을 줄이기 위해 이물성 염증 반응이 최소화되어야 한다.

넷째, 상처 치유기간 동안 장막 역할을 해야 하므로 일정 기간 동안 체내에서 유지되도록 그 생분해 기간을 조절할 수 있어야 한다.

다섯째, 유착방지제는 의료진의 수술시 취급이 용이해야 하므로 유연하면서도 인장강도와 습윤강도 등 기계적 물성이 확보되어야 한다.

여섯째, 원하는 창상 부위를 정확히 덮어야 하므로 조작하는 동안 형태 변형이 없어야 한다.

상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하고, 유착방지제로서의 요구조건에 적합한 필름형 유착방지제에 대한 개발이 더욱 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 이식 후 발생되는 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 종래 젤, 용액, 스펀지, 부직포 형태의 유착방지제의 문제점이었던 조직 및 장기에 대한 부착성 향상을 제공함과 더불어, 유연성, 물리적 강도, 조작용이성(접힘과 굽힘의 용이), 조작시 형태 변형, 생체적합성 등을 개선하여 유착방지성능의 향상과 함께 사용자의 이용편의성을 향상시킬 수 있는 다층구조의 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 체내에서 분해 및 흡수가 가능하고, 상처 치유 후 체외로의 완전한 배출이 가능하며, 조작이 간편함과 더불어, 체내 이물반응을 최소화할 수 있는 다층구조의 필름을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층구조의 필름은 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체 사이의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 형성되는 가교화된 하이드로젤로 된 기저층, 및 상기 기저층의 한 면 또는 양 면 상에, 세포부착성 생체활성물질의 존재 하에서, 아크릴 작용기를 가지는 고분자와 싸이올 작용기를 가지는 고분자의 마이클 타입 첨가반응에 의해 가교화된 하이드로젤과 세포부착성 생체활성물질이 복합화 된 기능층을 포함한다.

상기에서, 기저층 및 기능층은 기공이 없는 필름 혹은 다공성 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 기능층의 상기 세포부착성 생체활성물질은 콜라겐, 피브로넥틴, 피브린, 피브리노겐, 라미닌, 및 아르기닌-글리신-글루탐산의 아미노산을 포함하는 세포부착성의 펩타이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 상기 기저층 및 상기 기능층을 구성하는 상기 고분자는 히알루론산 유도체, 폴리에틸렌옥사이드 유도체, 콘드로이틴 설페이트 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 알긴산 유도체, 덱스트란 유도체, 키토산 유도체, 헤파린 유도체, 더마탄 설페이트 유도체, 폴리비닐알코올 유도체, 폴리피롤리돈 유도체, 폴리글루탐산 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

상기 다공성 구조는 아크릴 작용기와 싸이올기를 가지는 상기 고분자 유도체들을 발포제(porogen)의 존재 하에서 인-시츄(in-situ) 반응으로 가교된 하이드로젤을 형성한 후, 상기 하이드로젤에 포함된 상기 발포제를 발포시켜 제조된다. 이때, 상기 발포제는 암모늄 바이카보네이트 또는 탄산 수소나트륨인 것이 바람직하다.

또한, 상기 기저층 및 상기 기능층 중 어느 하나는 생체활성물질을 더 포함할 수 있으며, 여기에서, 상기 생체활성물질은 성장인자 및 항산화제로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

한편, 본 발명은 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체 사이의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 형성되는 가교화된 하이드로젤로 된 기저층, 및 상기 기저층의 한 면 또는 양 면 상에, 세포부착성 생체활성물질의 존재 하에서, 아크릴 작용기를 가지는 고분자와 싸이올 작용기를 가지는 고분자의 마이클 타입 첨가반응에 의해 가교화된 하이드로젤과 세포부착성 생체활성물질이 복합화 된 기능층을 포함하는 다층구조의 필름이고, 상기 필름의 기저층 및 기능층은 생체활성물질을 포함하여, 상기 필름은 생체활성물질 전달기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 필름을 제공한다.

본 발명에 따른 다층구조의 필름은 종래 젤, 용액, 스펀지, 부직포 형태의 유착방지제의 문제점이었던 조직 및 장기에 대한 부착성, 유연성, 물리적 강도, 조작용이성, 조작시 형태 변형, 생체적합성 등을 개선하여 유착방지성능의 향상과 함께 사용자의 이용편의성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상처의 치유를 촉진할 수 있으며, 접거나 말았을 경우 다층 구조로 인하여 기존 제품대비 파손저항성이 향상될 수 있고, 작은 수술 도구에 의한 조작이나 이동이 가능하여 다양한 외과 수술에 적용이 용이한 효과가 있다. 또한, 체내에서 분해 및 흡수가 가능하고, 상처 치유 후 체외로의 완전한 배출이 가능하며, 조작이 간편함과 더불어, 체내 이물반응을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 3에 따른 3층 필름의 디지털카메라 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3에 따른 카르복시메틸셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름의 FTIR 스펙트럼 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 4에 따른 필름의 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 필름의 세포증식성 평가 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 필름의 neural red 독성평가 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 필름의 live & dead 시험결과에 대한 광학현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 6에 따른 셀룰로오스 하이드로겔 필름에 대한 디지털카메라 사진이다.

본 발명에 의한 유착방지제는 다층구조의 필름으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 필름은 기저층과 이 기저층의 한 면 또는 양 면 상에 형성되는 기능층을 가진다. 기저층은 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 다당류 화합물 유도체와 싸이올(thiol) 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 폴리에틸렌옥사이드 유도체의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 형성되는 가교화된 하이드로젤로 이루어진다. 기능층은 콜라겐과 같은 세포부착성 생체활성물질의 존재 하에서, 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 다당류 화합물 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체, 특히 폴리에틸렌옥사이드 유도체의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 가교화된 하이드로젤과 생체활성물질이 복합화된 형태이다.

이러한 기저층 및 기능층은 기공이 없는 필름 및 다공성 구조 모두 바람직하다. 다공성 구조는 예를 들어, 아크릴 작용기를 가지는 다당류 화합물 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드 유도체를 발포제의 존재 하에서 인-시츄(in-situ)로 반응시켜서 가교화된 하이드로젤을 형성한 다음에, 발포제를 포함하는 하이드로젤을 발포시켜 다공성 하이드로젤을 얻는 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 발포제로는 암모늄 바이카보네이트 또는 탄산 수소나트륨이 사용될 수 있다. 다당류 화합물 유도체는 히알루론산 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 콘드로이틴 설페이트 유도체, 키토산 유도체, 헤파린 유도체, 및 더마탄 설페이트 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것일 수 있다.

아크릴 작용기를 가지는 다당류 화합물 유도체 및 싸이올 작용기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드 유도체는 한국 특허 제849185호, 동 제737954호, 동 제824726호 및 동 제671965호에 상세하게 설명되어 있다. 측쇄에 아크릴 작용기를 가지는 다당류 화합물 유도체는 다당류 화합물 또는 그 유도체의 하이드록시 작용기 또는 카르복시 작용기가 아크릴 작용기와 직접적으로 연결되어 형성되는 것이거나 중간 다리 역할을 하는 어떤 화합물에 의하여 간접적으로 연결되어 형성되는 것일 수 있다. 어떤 형태이든 다당류 화합물 유도체의 측쇄의 말단에는 아크릴 작용기가 형성되어 이것이 가교반응에 참여하게 된다.

싸이올 작용기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드 유도체는 폴리에틸렌옥사이드의 말단에 싸이올 작용기를 가지는 것이며, 한 분자 당 싸이올 작용기는 2개 이상, 바람직하게는 4개 내지 6개일 수 있다. 폴리에틸렌옥사이드 유도체의 싸이올 작용기는 다당류 화합물 유도체의 아크릴 작용기와 반응하며, 이러한 반응은 소위 마이클(Michael) 타입 첨가반응으로 알려져 있는데, 싸이올 작용기가 아크릴 작용기의 α 및 β 탄소에 첨가된다. 이 때 싸이올의 S는 β 탄소에 결합되고 싸이올의 H는 α 탄소에 결합하여 포화 탄화수소를 형성한다. 반응 고분자들을 용해시키기 위한 용매는 고분자들을 용해시킬 수 있고 또한 고분자들과 특별히 반응을 일으키거나 그 밖의 이유로 마이클 타입 첨가반응을 방해하지 않는다면 특별히 제한되지는 않는다.

상기 화합물들의 이러한 반응은 가교된 하이드로젤을 형성한다. 이때, 가교된 하이드로젤을 다공성 구조로 형성하기 위하여, 발포제의 존재하에서 인-시츄(in-situ)로 상기 화합물들의 마이클 타입 첨가반응을 수행한다. 발포제는 상기 화합물들의 반응 중 적절한 때에 첨가할 수도 있고, 다당류 화합물 유도체 용액과 폴리에틸렌옥사이드 유도체 용액의 혼합 전에 그 중 어느 한 용액에 첨가할 수도 있다.

가교된 하이드로젤 형성이 완료된 후에는, 하이드로젤에 균일하게 포함된 발포제를 발포시킴으로써 균일한 다공성을 가지는 다공성 하이드로젤을 얻는다. 여기에서 발포제를 발포시키는 방법은 발포제의 종류에 따라 다양하게 공지되어 있다. 발포제로 암모늄 바이카보네이트 또는 탄산 수소나트륨를 사용하는 경우에는 상기 하이드로젤을 물 중에서 적당한 온도, 예를 들어 40℃ 정도의 온도로 가열함으로써 발포를 수행할 수 있다.

본 발명은 다당류 화합물 유도체-폴리에틸렌옥사이드 유도체의 가교구조로 된 기저층 상에 다당류 화합물 유도체-폴리에틸렌옥사이드 유도체의 가교구조와 콜라겐이 복합화된 기능층이 형성된 다층구조의 필름을 형성함으로써 가교구조체 및 콜라겐과 같은 세포부착성 생체활성물질 각각을 단독으로 사용할 때의 문제점들을 해결할 수 있고, 유착방지제로서 요구되는 여러 가지 물성을 동시에 충분히 만족시킬 수 있다.

본 발명에서는 위에서 열거한 다당류 화합물 유도체 및 폴리에틸렌옥사이드 유도체 이외의 고분자 유도체도 사용할 수 있는데, 이러한 고분자 유도체로서는 알긴산 유도체, 덱스트란 유도체, 폴리비닐알코올 유도체, 폴리피롤리돈 유도체, 폴리글루탐산 유도체 등이 포함된다. 또한 본 발명에서 사용되는 세포부착성 생체활성물질로는 콜라겐 이외에도 피브로넥틴, 피브린, 피브리노겐, 라미닌, 아르기닌-글리신-글루탐산의 아미노산을 포함하는 세포부착성의 펩타이드가 사용될 수 있다.

한편, 기저층 및 기능층 중 어느 하나는 생체활성물질을 더 포함할 수 있다. 이때 사용되는 생체활성물질의 예는 성장인자 및 항산화제를 포함한다.

또, 상기한 다층구조의 필름형의 유착방지제는 생체활성물질을 포함함으로써, 필름은 유착방지 기능에 더하여 또는 그 기능과 무관하게 생체활성물질전달 기능을 수행할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다.

실시예 1: 셀룰로오스 기반의 2층 필름 제조

1단계 과정 : 카르복시메틸셀룰로오스 0.2 g을 증류수 40 ml에 용해하여 제조된 0.5 %의 카르복시메틸셀룰로오스 용액에 0.10 ml의 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide(EDC)와 0.08 g의 1-Hydroxybenzotriazole Hydrate(HOBT)를 첨가하고 0.11 g의 아디프산 하이드라자이드(adipic acid dihydrazide)를 첨가하여 카르복시메틸셀룰로오스-하이드라자이드를 합성한 후, 0.08 ml의 아크릴산을 첨가하여 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트를 합성하였다. 투석과정을 통하여 반응 잔존물을 제거한 후, 동결건조하여 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 분말을 제조하였다.

2단계 과정 : 1단계에서 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 0.3 M triethylamine(TEA)에서 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 용액과 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 용액을 각각 제조한 후, 각각의 용액을 1 : 1로 혼합하여 원통형 몰드(직경 1.2 cm, 높이 3 cm)에 분주하여 젤화(gelation)시켰다.

3단계 과정 : 1단계에서 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 2 %(w/v)의 불용성 콜라겐이 첨가된 0.3 M TEA 용액에 각각 용해하여 콜라겐이 함유된 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 용액과 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 용액을 각각 제조하였다. 용액을 1 : 1로 혼합하여 2단계 과정에서 미리 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 하이드로젤 위에 분주하여 2차 젤화시킨 후, 원통형 몰드에서 샘플을 분리함으로써 2층 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름을 제조하였다.

실시예 2 : 히알루론산 기반의 2층 필름 제조

1단계 과정 : 실시예 1의 카르복시메틸세룰로오스-아크릴레이트 대신 히알루론산-아크릴레이트를 이용하여 실시예 1의 단계별 방법처럼, 히알루론산-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 0.3 M TEA 수용액에 용해시켜 5 %의 히알루론산-아크릴레이트와 폴리에틸렌-옥사이드 용액을 각각 제조한 후, 1 : 1로 혼합하여 원통형 몰드에 분주하여 젤화시켰다.

2단계 과정 : 히알루론산-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 갖는 2 %의 불용성 콜라겐이 첨가된 0.3 M TEA에 용해시켜 제조된 히알루론산-아크릴레이트 용액과 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 용액을 일정 비율로 혼합하여 1단계에서 제조된 히알루론산-폴리에틸렌옥사이드 하이드로젤 위에 분주하여 젤화를 유도한 후 원통형 몰드에서 분리함으로써 2층의 히알루론산-폴리에틸렌옥사이드 필름을 제조하였다.

실시예 3 : 셀룰로오스 기반의 3층 필름 제조

1단계 과정 : 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 일정한 농도의 불용성 콜라겐이 첨가된 0.3 M TEA에 용해시켜 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 5 %의 혼합용액을 제조한 후, 일정 비율로 혼합한 다음 원통형 몰드에 분주하여 젤화시켰다.

2단계 과정 : 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 0.3 M TEA에 용해시켜 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 5 %의 혼합용액을 제조한 후, 1단계에서 제조된 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 하이드로젤에 분주하여 젤화시켜 2층의 필름을 제조하였다.

3단계 과정 : 1단계 과정처럼, 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 0.3 %의 콜라겐이 첨가된 0.3 M TEA에 용해시켜 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 혼합용액을 제조하였다. 2단계에서 제조된 2층의 카르복시메틸셀룰로오스 기반의 유착방지체에 분주하여 젤화시킨 후, 원통형 몰드에서 분리함으로써 3층의 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름을 제조하였다(도 1 참조).

실시예 4 : 다공성 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름 제조

1단계 과정 : 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트를 2 %의 불용성 콜라겐이 첨가된 0.3 M TEA에 용해시켜 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 용액을 제조하였다.

2단계 과정 : 폴리에틸렌옥사이드-싸이올을 2 %의 콜라겐이 첨가된 유기용매에 용해한 후, 암모늄 바이카보네이트를 발포제로 첨가하여 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 용액을 제조하였다.

3단계 과정 : 1단계와 2단계에서 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트와 폴리에틸렌옥사이드 혼합용액을 일정 비율로 혼합한 후, 원통형 몰드에 분주하여 젤화시켜 다공성 카르복시메틸셀룰로오스 기반의 필름을 제조하였다.

실시예 5 : 2층의 다공성 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름 제조

1단계 과정 : 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트를 0.3 M TEA 에 용해시켜 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 용액을 제조한 후, 다시 폴리에틸렌옥사이드-싸이올 용액을 제조하여 일정 농도의 암모늄 바이카보네이트를 첨가하여 폴리에틸렌옥사이드 용액을 제조하였다. 각각의 제조용액을 일정 비율로 혼합한 후, 원통형 몰드에 분주하여 젤화를 유도하여 다공성 카르복시메틸셀롤로오스-폴리에틸렌옥사이드 하이드로젤을 제조하였다.

2단계 과정 : 실시예 4의 단계별 실험방법처럼, 2 %의 불용성 콜라겐이 첨가된 0.3 M TEA 용액에 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트를 용해시켜 콜라겐이 첨가된 5 %의 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 용액을 제조하였다. 2 %의 콜라겐이 첨가된 디옥산(Dioxane) 용액에 폴리에틸렌옥사이드를 일정 농도로 용해한 후, 일정 농도의 암모늄 바이카보네이트 입자를 첨가하여 폴리에틸렌옥사이드 용액을 제조하였다. 각각의 용액을 일정 비율로 혼합하여 1단계에서 제조된 다공성의 카르복시메틸셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 하이드로젤 표면에 분주한 다음, 원통형 몰드를 제거함으로써 2층의 다공성 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름을 제조하였다.

실시예 6 : 셀룰로오스 하이드로겔 필름 제조

1단계 과정 : 0.5 %의 카르복시메틸셀룰로오스 용액에 0.18 g의 리포아마이드(lipoamide)를 첨가한 다음, 0.16 ml의 EDC와 0.115 g의 HOBT를 첨가하여 카르복시메틸셀룰로오스-리포아마이드를 합성하였다. 카르복시메틸셀룰로오스-리포아마이드 샘플을 투석으로 반응잔존물을 제거한 다음, 1.35 g의 디티오트레이톨(Dithiothreitol)을 사용하여 환원시켜 동결건조하여 카르복시메틸셀룰로오스-리포아마이드 분말을 제조하였다.

2단계 과정 : 1단계에서 제조된 카르복시메틸셀룰로오스-리포아마이드와 상기 실시예의 카르복시메틸셀룰로오스-아크릴레이트 용액을 혼합한 후 원통형 몰드에 분주하여 젤화시킴으로써, 셀룰로오스 하이드로젤 필름을 제조하였다.

실시예 7 : 셀룰로오스-히알루론산 하이드로젤 필름 제조

1단계 과정 : 카르복시메틸세룰로오스 대신 히알루론산을 이용하여 실시예 6의 1단계 방법처럼 싸이올 작용기를 가지는 히알루론산-리포아마이드 제조 후, 카르복시메틸세룰로오스-아크릴레이트 용액과 히알루론산-리포아마이드 용액을 혼합한 후 원통형몰드에 분주하여 젤화시킴으로써, 셀룰로오스-히알루론산 하이드로젤 필름을 제조하였다.

실시예 8 : FTIR 분석

분석 1.

실시예 3에서 제조된 2층의 카르복시메틸셀룰로오스 기반의 하이드로젤을 건조된 상태에서 상층의 카르복시메틸셀룰로오스-콜라겐과, 중간층의 카르복시메틸셀룰로오스-폴리(에틸렌옥사이드) 2개 층의 FTIR 스펙트럼을 비교한 결과, 상층에서 2850, 1760, 1460, 1260, 1230 그리고 860 cm^-1에서 새로운 피크가 관찰되어 콜라겐이 첨가된 것을 확인할 수 있었다(도 2).

실시예 9 : 디지털카메라에 의한 관찰

분석 2.

실시예 3에서 제조된 3층의 카르복시메틸셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름은 콜라겐이 함유된 카르복시메틸셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 상층 및 하층 필름과 카르복시메틸셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드의 중간층으로 된 3층 필름을 육안으로 확인할 수 있었다(도 1). 또한 수화된 3층 하이드로젤 필름을 광학현미경으로 관찰한 결과, 콜라겐 첨가에 따라 불투명한 젤 형성을 관찰하였다.

실시예 10 : 광학현미경에 의한 관찰

분석 3.

실시예 4에서 제조된 다공성 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름을 수화시켜 광학현미경로 관찰한 결과, 100 ~ 300 ㎛의 기공을 가진 콜라겐이 함유된 필름을 관찰하였다(도 3).

실시예 11 : CCK를 이용한 세포증식성 평가

분석 4.

실시예 3에서 제조된 3층의 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름 표면에 평활근세포배양을 통해 세포증식성을 관찰한 결과, 콜라겐의 농도가 증가할수록 세포증식 더 활발한 것이 확인되었다(도 4).

실시예 12 : Neutral red assay를 이용한 독성평가

분석 5.

실시예 3에서 제조된 3층의 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름 표면에 평활근세포 배양을 통한 Neutral red 독성평가를 수행한 결과, 모든 샘플에서 독성이 없는 것이 확인되었다(도 5).

실시예 13 : live and dead 분석을 통한 세포의 생존 여부

분석 6.

실시예 3에서 제조된 3층의 셀룰로오스-폴리에틸렌옥사이드 필름 표면 위에 평활근세포를 7일 동안 인-비트로(in vitro) 배양 후 세포의 생존 여부를 관찰한 결과, 콜라겐의 농도가 증가함에 따라 더 많은 세포가 부착 및 생존하는 것을 확인할 수 있었다(도 6).

실시예 14 : 디지털카메라에 의한 관찰

분석 7.

실시예 6에서 제조된 셀룰로오스 하이드로젤 필름을 디지털카메라로 확대하여 젤 형태를 확인하였다(도 7).

Claims (9)

1. 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체 사이의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 형성되는 가교화된 하이드로젤로 된 기저층, 및
   상기 기저층의 한 면 또는 양 면 상에, 세포부착성 생체활성물질의 존재 하에서, 아크릴 작용기를 가지는 고분자와 싸이올 작용기를 가지는 고분자의 마이클 타입 첨가반응에 의해 가교화된 하이드로젤과 세포부착성 생체활성물질이 복합화 된 기능층을 포함하는 다층구조의 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기저층 및 상기 기능층은 기공이 없는 필름 혹은 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 필름.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기능층의 상기 세포부착성 생체활성물질은 콜라겐, 피브로넥틴, 피브린, 피브리노겐, 라미닌, 아르기닌-글리신-글루탐산의 아미노산을 포함하는 세포부착성의 펩타이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필름.
4. 제1항에 있어서,
   상기 기저층 및 상기 기능층을 구성하는 고분자는 히알루론산 유도체, 폴리에틸렌옥사이드 유도체, 콘드로이틴 설페이트 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 알긴산 유도체, 덱스트란 유도체, 키토산 유도체, 헤파린 유도체, 폴리비닐알코올 유도체, 폴리피롤리돈 유도체, 폴리글루탐산 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 필름.
5. 제2항에 있어서,
   상기 다공성 구조는 아크릴 작용기와 싸이올기를 가지는 상기 고분자 유도체들을 발포제(porogen)의 존재 하에서 인-시츄(in-situ) 반응으로 가교된 하이드로젤을 형성한 후, 상기 하이드로젤에 포함된 상기 발포제를 발포시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 필름.
6. 제5항에 있어서,
   상기 발포제는 암모늄 바이카보네이트 또는 탄산 수소나트륨인 것을 특징으로 하는 필름.
7. 제1항에 있어서,
   상기 기저층 및 상기 기능층 중 어느 하나는 생체활성물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름.
8. 제7항에 있어서,
   상기 생체활성물질은 성장인자 및 항산화제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필름.
9. 아크릴 작용기를 가지는 고분자 유도체와 싸이올 작용기를 가지는 고분자 유도체 사이의 마이클 타입 첨가반응에 의하여 형성되는 가교화된 하이드로젤로 된 기저층, 및
   상기 기저층의 한 면 또는 양 면 상에, 세포부착성 생체활성물질의 존재 하에서, 아크릴 작용기를 가지는 고분자와 싸이올 작용기를 가지는 고분자의 마이클 타입 첨가반응에 의해 가교화된 하이드로젤과 세포부착성 생체활성물질이 복합화 된 기능층을 포함하는 다층구조의 필름이고,
   상기 필름의 기저층 및 기능층은 생체활성물질을 포함하여, 상기 필름은 생체활성물질 전달기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 필름.

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