KR101569178B1

KR101569178B1 - 틱소트로픽이 큰 혈액 분리용 조성물

Info

Publication number: KR101569178B1
Application number: KR1020130105113A
Authority: KR
Inventors: 이준혁; 임기갑; 최상협; 유창준
Original assignee: 케이에스케미칼 주식회사
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-11-13
Also published as: KR20150026371A

Abstract

본 발명은 혈액 샘플을 원심분리시켜 혈청이나 혈장을 함유하는 혈액 조성물의 비교적 가벼운 혈액 액체상과 적혈구, 혈소판 등을 함유하는 비교적 무거운 혈액의 고체상을 분리하는데 있어, 틱소트로픽이 큰 혈액 분리용 조성물에 관한 것으로, 아크릴 공중합체 수지, 발연실리카, 이산화티타늄, 분산제로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크릴 공중합체 수지에 있어서, 하이드록시 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 함으로써, 틱소트로픽 인덱스 값을 높여 저속도·단시간의 원심분리 조건에서도 혈액의 분리가 우수하고, 혈액분리 후 옆으로 쓰러짐 보존에 있어 유동성이 적어 보존이 용이하며, 분산성을 향상시켜 혈액검사시 의료분석기기의 파손 및 오류를 최소화할 수 있다는 효과를 갖는다.

Description

틱소트로픽이 큰 혈액 분리용 조성물{COMPOSITION FOR SEPARATION OF SERUM OR PLASMA AND CONTAINER FOR BLOOD TEST WITH HIGH THIXOTROPIC INDEX}

본 발명은 원심력하에서 액체 물질의 성분들을 분리하는데 사용하는 액체 분리용 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 혈액 샘플을 원심분리시켜 혈청이나 혈장을 함유하는 혈액 조성물의 비교적 가벼운 혈액 액체상과 적혈구, 혈소판 등을 함유하는 비교적 무거운 혈액의 고체상을 분리하는데 있어, 틱소트로픽이 큰 혈액 분리용 조성물에 관한 것이다.

틱소트로픽(Thixotropic)이란 요변성이라고도 하는데, 고농도의 콜로이드 용액, 고분자 용액에 대하여 흔들어 혼합하는 등 외력을 가하면 유동성을 보이고 외력을 제거하면 유동성이 없어지는 현상을 의미한다. 전자의 상태는 졸, 후자는 겔이다.

종래, 틱소트로픽을 갖는 혈청 또는 혈장 분리용 조성물, 예컨대 실리콘과 실리카로 구성된 혼합물을 채혈관 내 저부에 미리 수용한 혈액 검사용 용기가 알려져 있다(일본 특허 공개 공보 제51-83654호). 이 채혈관 내에 혈액을 채취하고, 적당 시간 정치후 원심 분리를 행하면, 그 원심력에 의해서 겔형 혈청 또는 혈장 분리용 조성물은 유동성을 갖게 된다.

또한, 겔형 혈청 또는 혈장 분리용 조성물은 혈청 또는 혈장 성분의 비중과 혈병 또는 혈구 성분의 그것과의 중간 비중을 가지기 때문에, 채취한 혈액을 관저부로부터 점차로 상승시켜 혈청 또는 혈장층과 혈병 또는 혈구층의 중간에 위치하게 되어, 혈청 또는 혈장 성분과 혈병 또는 혈구 성분을 분리할 수 있다.

이와 같이 혈병 또는 혈구 성분으로부터 분리된 혈청 또는 혈장 성분은 채혈관으로부터 용이하게 추출되어 각종 검사에 첨부할 수 있고, 또한 다른 용기로에 옮기지 않고 보존할 수 있다.

이러한 틱소트로픽을 갖는 혈청 또는 혈장 분리용 조성물의 주성분으로는 상기 실리콘외에 올레핀-말레산디에스테르 공중합체 (일본 특허 공개 공보 제56-166956호, 특허 공개 공보 제2-168159호), 폴리에스테르계 중합체 (일본 특허 공개 공보 제61-233368호), 아크릴계 중합체 (일본 특허 공개 공보 제53-42283호), 염소화 폴리부텐 (일본 특허 공개 공보 제57-9718호), 시클로펜타디엔 수지 (일본 특허 공개 공보 제1-295163호), 시클로펜타디엔 수지에 수산기, 에스테르기, 에테르기, 에폭시기 등을 도입한 시클로펜타디엔 수지의 변성물 (일본 특허 공개 공보 제2-95257호) 등이 알려져 있고, 이러한 주성분에, 실리카와 같이 비중조정제로서 작용하면서 동시에 요변성을 부여하는 겔화제로서도 작용하는 무기 충전제나, 프로필렌글리콜이나 에틸렌디아민과 같은 분자의 양 말단에 극성기를 갖는 물질 (이상 일본 특허 공개 공보 제1-295163호), 솔비톨과 방향족 알데히드와의 축합물 (특허 공개 공보 제2-168159호)과 같은 유기 겔화제가 필요에 따라 배합되어 있다.

그러나, 실리콘은 무기 충전제와의 상용성에 부족하고, 또한 방사선 멸균에 의해 경화 반응이 생기기 때문에 현재에는 대부분 사용되지 않으며, 또한 -올레핀-말레산 디에스테르 공중합체, 폴리에스테르계 중합체, 아크릴계 중합체, 시클로펜타디엔 수지의 변성물 등과 같이 극성기를 갖는 것은 혈액중의 임상 검사 대상 항목의 측정에는 비교적 영향이 적지만, 혈중 약물 농도 (예컨대 항간질약인 페노바르비탈, 카르바마제핀, 페니토인 등의 측정에는 영향을 미치게 할 때가 많다.

한편, 염소화 폴리부텐을 사용한 것으로서는, 사용 후 소각 폐기할 때, 염소가스를 발생시키기 때문에, 소각 화로를 손상시키거나, 환경에 악영향을 미치게 한다는 문제점이 있었다.

이러한 결점을 가지지 않은 혈청 또는 혈장 분리용 조성물로서, 일본 특허 공개 공보 제4-203965호에는 시클로펜타디엔의 올리고머와, 유기 겔화제로서 솔비톨과 방향족 알데히드와의 축합물로 구성된 것이 제안되고 있다. 이 혈청 또는 혈장 분리용 조성물은 상기 종래 기술의 문제를 해결한 것이지만, 유기 겔화제용 분산제로서, 디메틸설포옥시드 (이하, DMSO라고 약기함) 또는 N,N-디메틸아세트아미드 (이하, DMA라고 약기함)가 사용되고 있고, DMSO를 함유하는 조성물에 있어서는, 방사선( 선, 전자선 등) 멸균을 행하면, DMSO의 분해에 의해, 황화디메틸이 생성되고, 악취가 발생한다고 하는 문제가 있으며, DMA를 함유하는 것에 있어서는 DMA가 혈액과의 접촉에 의해 용혈을 일으킬 때가 있고, 혈액중의 특정한 생화학 검사 항목의 측정에 있어서 올바른 측정값을 부여하지 않지 않을 때가 있다는 문제가 있었다.

또한, 이 혈청 또는 혈장 분리용 조성물은 보존중에 해당 조성물로부터 유상성분이 분리될(이하, 이 현상을 '상 분리'라 함)때가 있다는 문제가 있었다. 이 유상성분은 해당 조성물중의 시클로펜타디엔의 올리고머에 포함되는 저 분자량 성분이고, 이 성분과 유기 겔화제 및/또는 비중 조정제로서 첨가되는 실리카와의 상용성이 낮은 것이 상 분리의 원인이다.

이러한 상 분리가 일어나면, 해당 조성물을 수용한 채혈관을 옆으로 눕히거나 전도시키거나 했을 때, 유상 성분이 관벽이나 마개체에 부착되고, 이 채혈관을 사용하여 채혈해서 혈청 또는 혈장을 혈병 또는 혈구로부터 원심 분리 등에 의해 분리했을 때에, 유상 성분이 혈청 또는 혈장층에 부유하며, 그 결과, 혈청 또는 혈장에 포함되는 성분의 검사시에, 해당 성분이 검사기기의 혈청 또는 혈장의 채취 바늘에 가득차거나, 검사값에 영향을 준다. 또한, 상분리가 일어나면, 해당 조성물의 균질성을 손상시키고, 격벽 안정성을 저하시키는 문제도 초래하였다.

또한, 시클로펜타디엔의 올리고머, 유기 겔화제 및 유기 겔화제용 분산제를 포함하는 혈청 또는 혈장 분리용 조성물을 채혈관의 저부에 수용하고, 해당 채혈관을 옆으로 눕혀서 보존(이하 '옆으로 쓰러짐 보존'이라 함)해 두면 해당 조성물이 흐름을 발생시키는(이하 이것을 '흐름'이라 함)경우가 있었다. 이 흐름이 발생하면, 해당 조성물이 채혈관의 측벽에 연전된다.

이 채혈관에 채혈후, 원심 분리를 하면 해당조성물이 관저부로부터 부상하여 혈청층 또는 혈장층과 혈병층 또는 혈구층과의 중간에 위치하여 형성되는 격벽이 충분한 두께를 가지지 않게 되고, 혈병의 팽창등에 의해 해당 칸막이 벽의 파괴가 발생한다.

흐름 발생의 원인은 해당 조성물의 틱소트로피(요변성)의 부족에 있으며, 이것은 해당 유기 겔화제의 양을 증가시킴으로써 해소될 수 있다. 그러나, 유기 겔화제의 양을 증가시키면, 경시적으로 틱소트로피의 증대가 일어나고, 원심 분리시의 반전성이 나빠지면, 최악의 경우에는 반전하지 않게 될 때가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하는 것으로, 방사선 멸균에 의해 악취를 발생하지 않고, 용혈 등에 기인하는 혈청 또는 혈장의 생화학 검사값에 영향이 없으며, 성분의 상 분리를 일으키지 않는 혈액 분리용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 틱소트로픽을 향상시켜 종래 기술보다 양호한 혈청 또는 혈장 분리성, 옆으로 쓰러짐 보존에 있어 보존 안전성 등을 갖는 혈청 또는 혈장 분리용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물은 아크릴 공중합체, 발연 실리카, 이산화티타늄 및 분산제로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 아크릴 공중합체 수지 95 내지 98 중량%, 발연 실리카 3.5 내지 4.5 중량%, 이산화티타늄 0.01 내지 0.03 중량%, 및 분산제 0.3 내지 0.7 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 아크릴 공중합체 수지는 2-에틸 헥실 아크릴레이트(EHA), n-부틸 아크릴레이트(NBA)을 기본으로 하여, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트 또는 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 아크릴 공중합체는 2-에틸헥실아크릴레이트 30 중량%, n-부틸아크릴레이트 51.49 중량% 및 하이드록시에틸아크릴레이트 7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물은 종래의 혈액 분리용 조성물에 대비하여 겔에 포함되는 수지 조성물에 하이드록시 아크릴레이트를 도입함으로써, 발연실리키와의 수소결합을 강화하고, 결과적으로 월등한 틱소트로픽 인덱스 값을 갖게 됨으로써, 저속도·단시간의 원심분리 조건에서도 혈액의 분리가 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물은 틱소트로픽이 커서 혈액분리 후 옆으로 쓰러짐 보존에 있어 유동성이 적어 보존이 용이하다.

또한, 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물 제조 시 분산제를 사용하여 발연실리카의 분산성을 향상시키고 수지 성분에 하이드록시기를 도입함으로써 무기물성분들의 분산성을 향상시켜 혈액검사시 의료분석기기의 파손 및 오류를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물로 혈액을 분리한 것이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 혈액분리용 조성물 중 아크릴 공중합체 수지는 다음과 같은 공정을 수행함으로써 제조된다.

하기 화학식 1으로 표시되는 알킬 아크릴레이트에 하기 화학식 2로 표시되는 하이드록시 아크릴레이트를 혼합하고, 균일상으로 교반하여 모노머 혼합물을 제조한다.

상기 화학식에서 R₁은 H또는 CH₃이고, R₂는 C₁ _-18의 알킬기이다.

상기 화학식 1의 알킬 아크릴레이트는 두 종류 또는 그 이상의 알킬 아크릴레이트 모노머를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA)와 n-부틸아크릴레이트(NBA)를 혼합하여 사용한다.

상기 화학식 2의 하이드록시 아크릴레이트로는 2-하이드록시 에틸아크릴레이트, 2-하이드록시 메싸크릴레이트를 가한다.

그 후, 상기 화학식 1, 2의 반응기에 전체 배합 중 35 wt%의 자일렌을 용제 환류온도(약 138℃)까지 승온시키고, 반응개시제로서 0.5 wt%의 터트-부틸 퍼벤조에이트를 모노머 혼합물에 가해 균일상으로 교반한 다음, 이에 60 wt%의 상기에서 수득한 모노머 혼합물을 균일한 속도로 4시간 적가하여 반응시킨다. 이어서 2시간을 유지반응시킨다.

그 후, 5.0 wt%의 톨루엔과 0.1 wt%의 터트-부틸 퍼벤조에이트를 균일상으로 혼합한 혼합물을 상기 반응물에 균일한 속도로 30분 적가하여 환류반응시키고, 2시간 유지반응 한다. 이로부터 진공으로 용제를 제거하여 아크릴 공중합체 수지(고형분 99.5% 이상)를 수득하게 되는데, 이것이 바로 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물에 쓰이는 아크릴 공중합체 수지가 되는 것이다.

최종적으로 제조되는 혈액 분리용 조성물의 중량에 대하여 상기 아크릴 공중합체 수지가 적절한 비중을 가지게 하기 위하여 95 내지 98 중량%의 상기 아크릴 공중합체 수지에 3.0 내지 5.0중량%의 발연실리카(fumed silica)와 0.01 내지 0.1 중량%의 이산화티타늄를 가하여 약 3000rpm 30분 고속교반한 다음, 분산성을 향상시키기 위한 폴리에틸렌프로필렌 변성 염성분의 분산제를 투입하고, 3000rpm 30분동안 추가 고속교반 하였다. 이후, 130℃로 승온하여 진공탈포(vacuum degassing)하고 최종 겔 조성물을 수득하였다.

이와 같이, 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물은 서로 다른 함량의 2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA), n-부틸 아크릴레이트(NBA) 및 2-하이드록시 에틸아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 메싸크릴레이트 모노머를 포함하는 각각의 아크릴 공중합체 수지를 합성하고, 상기 각 합성된 수지에 발연실리카와 이산화티타늄 그리고 분산제를 가하여 각 비율을 달리한 6종류의 겔 조성물을 제조하여 비교 실험하였다.

표 1에서 각 실시예들의 배합비율 및 혈액 분리용 조성물의 물성을 나타내었다.

시험명		실시예
배합조성		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
아크릴 공중합체 수지	2-에틸헥실 아크릴레이트	37	30	30	30	30	30
	n-부틸아크릴레이트	58.49	55.49	53.49	51.49	53.49	51.49
	2-하이드록시 에틸아크릴레이트	0	3	5	7	0	0
	2-하이드록시 에틸 메싸크릴레이트	0	0	0	0	5	7
발연실리카		4	4	4	4	4	4
이산화티타늄		0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
분산제		0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
혈액 분리용 조성물 물성		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
점도(Pa.s, 50℃)		180	194	205	220	202	216
비중(20℃)		1.0475	1.0475	1.0476	1.0477	1.0476	1.0477
입자 미세도(㎛)		30	25	10	5	20	15
틱소트로픽 인덱스 값		2.85	2.98	3.10	3.14	3.08	3.13

실험 결과, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트 또는 2-하이드록시 에틸 메싸크릴레이트와 같은 하이드록시 모노머를 포함하는 혈액 분리용 조성물이 하이드록시 모노머를 포함하지 않는 실시예 1의 조성물보다도 우수한 틱소트로피 인덱스 값을 나타내었다.

이 때, 하이드록시 모노머 중에서도 2-하이드록시 에틸아크릴레이트 7 중량%를 포함하는 실시예 4의 혈액 분리용 조성물이 가장 우수한 틱소트로피 인덱스 값과 점도를 나타내었다.

각 실시예에 따른 혈액 분리용 조성물은 50℃ 에서 2rpm의 조건에서 측정한 점도를 20rpm의 조건에서 측정한 점도로 나누어 틱소트로피 인덱스 값을 측정하였다.

상기 본 발명의 방법에 의해 제조된 혈액 분리용 조성물은 50℃에서 180 내지 220 Pa.s의 점도, 20℃에서 1.047±0.005의 비중 및 2.80 내지 3.20의 틱소트로피 인덱스 값을 나타내었다.

혈액 분리용 조성물로서 기능을 다하기 위하여는 혈청성분의 비중(약 1.02)과 혈구성분의 비중(약 1.08)의 중간수준의 비중을 나타내어야만 하므로, 본 발명에서 1.047 ± 0.005의 비중을 갖는 겔조성물을 제조하기위해 발연실리카는 전체의 3.5~4.5%, 이산화티타늄은 0.01~0.03%가 적절하며, 무기원료의 적절한 분산을 위한 분산제의 사용량은 0.3~0.7%가 가장 적합하다. 이렇게 제조된 겔 조성물은 진공채혈관에 사용되어 우수한 혈액분리특성을 나타낼 것으로 예상하였다.

본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물의 혈액분리 능력을 확인하기 위하여 상기 실시예에서 가장 우수한 물성을 나타낸 실시예 4의 혈액 분리용 조성물이 내측 저부에 포함된 진공채혈관을 제작하고, 본 발명과 유사한 아크릴레이트를 주성분으로 포함하는 혈청분리용 겔 조성물을 포함하는 BectonDickinson사의 진공채혈관(비교예 1) 및 시클로펜타디엔 올리고머를 주성분으로 포함하는 혈청분리용 겔 조성물을 포함하는 Greiner Bio-One사의 진공채혈관(비교예 2)과 함께 비교 시험을 실시하였다. 25℃에서 각각의 rpm 속도로 5분간 원심분리하여 겔 조성물의 혈액분리 능력을 비교 시험하였고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

rpm	실시예4	비교예1	비교예2
1500	△	x	x
2000	○	x	x
2500	○	△	△
3000	○	○	○
3500	○	○	○
4000	○	○	○

(○: 완전 분리, △: 50% 이상 분리, x: 50% 이하 분리)

실시예 4는 비교예 1, 비교예2와 비교했을 때, 2000rpm에서도 완전분리가 가능하였다. 이는 실시예4의 틱소트로피 인덱스 값이 상대적으로 커서 정지상태에서의 겔 조성물의 점도는 유사하나 겔 조성물에 힘이 가해졌을 때 조성물의 점도는 급격하게 낮아져 쉽게 혈장과 혈구의 중간 위치로 이동할 수 있기 때문일 것이다. 또한 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물은 같은 분당 회전수 조건에서는 상대적으로 짧은 시간안에 분리 능력을 발휘할 것으로 판단된다.

따라서, 혈액 분리시 본 발명에 따른 혈액 분리용 조성물이 혈장과 혈구사이에 위치하게 되면 분리가 완료되게 되고, 혈액이 분리된 진공 채혈관을 보관시 원심력은 사라지고 겔 조성물의 점도는 순간적으로 상승하여 분리된 혈액은 수평상태, 즉, 옆으로 쓰러짐 보존에 있어서도 장시간 안정되고 보관되는 것이다.

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아크릴 공중합체 95 내지 96.19 중량%, 발연 실리카 3.5 내지 4.5 중량%, 이산화티타늄 0.01 내지 0.03 중량%, 및 분산제 0.3 내지 0.7 중량%로 이루어진 혈액분리용 조성물에 있어서,
상기 아크릴 공중합체는 2-에틸헥실아크릴레이트 34.51 내지 37 중량%, n-부틸아크릴레이트 56 내지 58.49 중량% 및 하이드록시에틸메타아크릴레이트 5 내지 7 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈액 분리용 조성물.
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