KR101578535B1

KR101578535B1 - 친수성 천연고분자를 함유하는 나노섬유상 다층구조의 유착방지막 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101578535B1
Application number: KR1020140098085A
Authority: KR
Inventors: 권오형; 김선종; 이재백; 김원일
Original assignee: 금오공과대학교 산학협력단; 주식회사 원바이오젠
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2015-12-18

Abstract

본 발명은 비정상적인 조직의 유착을 방지할 수 있는 유착방지막에 관한 것으로, 특히 전기방사법을 이용하여 제조한, 키토산 등의 친수성 천연고분자를 함유하는 나노섬유상 다층구조의 유착방지막 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 생분해성 천연고분자를 포함하는 혼합고분자용액을 전기방사하여 부직포상의 친수성 기재층을 얻고 그 위에 소수성 생분해성 합성고분자를 포함하는 혼합고분자용액을 전기방사하여 부직포상의 소수성 층을 형성함으로써 친수성 층에 의해 상처가 치유되는 동안 소수성 층이 복벽이나 상처부위에 인접한 장기에서 상처부위 방향으로의 세포증식을 억제하고 상처가 치유될 때까지 물리적 장벽역할을 유지할 수 있다.

Description

친수성 천연고분자를 함유하는 나노섬유상 다층구조의 유착방지막 및 그 제조방법 {Multilayered nanofibrous anti-adhesion membranes containing hydrophilic natural polymer and preparation method thereof}

본 발명은 비정상적인 조직의 유착을 방지할 수 있는 유착방지막에 관한 것으로, 특히 전기방사법을 이용하여 제조한, 키토산 등의 친수성 천연고분자를 함유하는 나노섬유상 다층구조의 유착방지막 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현대의학은 비약적으로 발전했으나 조직유착은 복강내에 유입된 이물질들, 감염에 따른 염증 반응, 조직의 허혈, 혈액응고, 과도한 조직의 견인, 장막의 파열 및 거친 수술 등의 원인으로 개복 수술 후 93% 이상의 환자에게서 나타나며 높은 발병률에 비해 확실한 예방법이 없는 것이 현실이다.

연조직간의 조직 유착은 외과적 개복수술 후 복강내부에 형성된 상처가 자연적인 치유과정에서 발생할 수 있는 다른 조직과 상처부위와의 비정상적인 섬유성 연결조직의 결합을 말한다.

일반적으로 환자의 복강 내에 조직 유착이 발생했을 시에 만성통증을 유발하며, 여성의 경우 자궁과 골반부에 발생한 조직유착에 의해 불임의 가능성이 있고, 장기나 조직의 기능 장애를 초래함으로써 유착부위를 박리하는 재수술이 필요하여 생명을 위협하는 요인이 되기도 한다.

현재까지 알려진 유착방지 방법으로는 첫째 개복 수술시 상처를 최소화하는 정밀 수술(micro-surgical technique)을 하거나, 둘째, 화학적 방법(chemical-method)으로 항염증제, 피브린의 형성 억제제, 항응고제, 단백질 가수분해제(예, t-PA) 등을 투입하는 방법이 있으나, 약물 중 일부는 유착방지 효과에 비하여 상처의 치유속도를 지연시키는 부작용을 일으키는 단점이 있다. 셋째, 이와는 별도로 최근에는 물리적 장벽(physical barrier)을 사용하여 수술 후의 상처 부위를 감싸거나 덮어줌으로써 주변조직과 격리시키는 방법이 사용되고 있으며 이 방법이 매우 효과적이라는 결과가 많이 보고되고 있다.

물리적 장벽(physical barrier)을 사용한 예로는 온도 응답성 고분자(PNIPAM-grafted hyaluronan/gelatin)를 이용하여 유착방지 가능성을 연구한 그룹, 인 시튜 가교형 히알루론산 수화겔(in situ cross-linkable hyaluronic acid(HA)hydrogel) 및 자가 가교형 히알루로난 유도체(auto-crosslinked hyaluronan derivative gel)를 이용한 그룹, UV 가교된 젤라틴 필름(UV cross-linked gelatin film)을 이용한 그룹, PGA(polygalacturonic acid)를 삽입한 그룹, 콜라겐 필름/겔, SH/CMC 및 피브린 접착제(fibrin glue)를 연구한 그룹, 유착방지용 재료로 알긴산 나트륨(sodium alginate , Alg), SCMC, 폴리에틸렌글리콜-프로필렌글리콜(polyethylene glycol-polypropylene glycol, PEC-PPG, Poloxamer)을 사용한 그룹, PLLA(poly(L-lactic acid))-PEG 이중블록 공중합체 필름(diblock copolymer film)을 사용한 그룹, 키토산-폴록사머 겔(chitosan-poloxamer gel)복합체를 사용한 그룹, 히알루론산-카르복시메틸셀룰로오스 필름(Seprafilm　), 덱스트란 40, 피브리노겐(Beriplast TM) 등을 사용하여 비교 실험한 그룹, SCMC-헤파린을 이용한 그룹 등 많은 연구 보고가 있었다.

물리적 장벽(physical barrier)을 이용한 유착방지에 관한 선행연구 중 SCMC(sodium carboxyl methyl cellulose) 및 히알루론산을 주성분으로 하는 소재가 유착방지에 효과적이라는 연구결과가 많으나 명확한 유착방지 기전에 대해서는 아직 알려지지 않았다.

셀룰로오스류나 덱스트란류 등은 천연고분자이지만 생체를 구성하는 성분이 아니기 때문에 생체 내에서 이물반응이 발생할 수 있는 것으로 알려져 있고, 체내에는 이러한 재료들에 대한 분해효소가 없기 때문에 산화 및 가수분해를 통해 분해시켜 주어야 한다고 알려져 있다.

한편 히알루론산 (USP 4,141,973)은 생체내에서 분해속도가 빨라서 물리적 장벽으로써 요구되는 형태유지능이 만족스럽지 못하다. 이들 중 일부 유착방지제가 상용화되어 수술 후 장기 및 조직간의 유착형성을 억제하려는 시도가 있어 왔으며, 현재 흡수성 산화 재생 셀룰로오스(oxidized regererated cellulose, Interceed TC-7; Johnson and Johnson Medical Inc.), 비흡수성 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE, Gore-Tex;W.L.Gore Co.), 히알루론산 나트륨/카르복시메틸셀룰로오스(Sodium hyaluronate/carboxymethyl cellulose, Seprafilm, Genzyme Co.) 등이 사용되고 있고, 여러 겹의 폴리에스테르와 폴리우레탄으로 구성된 뉴로-텍스 듀라막(Neuro-tex MANC NT, Textile Hi-Tech Co.)은 신경유착방지제로 사용되고 있다. 그러나 합성고분자인 PTFE, 폴리에스터, 폴리우레탄으로 구성된 제품은 생체내에서 분해가 되지 않으므로 장기적인 관점에서 인체에 좋지 못하다.

최근 개발된 스프레이겔™(SprayGel™; Confluent Surgical Inc.)은 수술부위를 PEG 하이드로젤로 코팅시킨 후 치료가 완료되면 서서히 분해되어 흡수되는 유착방지막 형태로 주목받고 있다. 그러나 합성고분자인 폴리에틸렌글리콜은 흡수되어 대사경로를 통해 체외로 배출되지만 이는 흡수가 빨라 유착방지를 위한 장벽으로 지속시간의 조절이 힘들다는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2007-0025724호에서는 생체 유래 고분자를 이용한 다층구조의 유착방지제에 대해 기재하고 있는데, 이에 따른 다층 구조의 유착방지제는 환부에 인접하는 고분자 재료로 키토산을 사용하지 않고 있으며 환부의 항염증에 효과가 적다는 문제점이 있다. 또한, 친수성 천연고분자만을 사용하고 있어서 유착방지제용 나노섬유의 생분해 기간을 조절할 수 있는 방법이 없어 상처의 크기나 유착방지제용 나노섬유가 사용될 인체기관에 따른 생분해기간의 조절이 불가능하고, 항염증제, 항생제, 항암제와 같은 유착방지효율을 높여 줄 수 있는 약물을 함유하지 않는다. 그리고 전기방사를 이용한 나노섬유의 제조과정에서의 고화현상으로 인해 방사성이 좋지 않은 문제점이 있으며, 소수성의 생분해성 생체적합성 고분자들은 친수성 생체유래 고분자층과의 친화성이 좋지 않으므로, 다층구조의 접착력과 유지에 어려움이 있게 되어, 유착방지막 시트의 기재층과 생체유래고분자층 사이에 세포의 침투 및 이동이 일어날 수 있고, 이는 조직유착방지에 큰 문제점을 일으킬 수 있다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2010-0013837호 "다층구조 조직유착 방지막"에서는 생체적합성 고분자인 알긴산을 초순수에 녹여 수용액을 제조하고 캐스팅(casting)법을 이용하여 필름을 제조하였고, 다층 구조막을 제조하기 위해 1,1,1,3,3,3,-헥사플로오로이소프로판올(1,1,1,3,3,3,-hexafluoroisopropanol, HFIP)에 콜라겐을 녹여 전기방사하여 콜라겐 전기방사 시트/알긴산 필름의 다층구조 조직 유착 방지막을 제조하고 있다. 이러한 필름구조의 유착방지막은 전기방사만을 이용하여 제조된 나노섬유 시트보다 다공성이 떨어져 상처치유에 비효율적이고 콜라겐을 용해하기 위해 독성이 높은 용매인 HFIP 를 사용하므로 생체적합성이 떨어지는 문제점과 이로 인하여 의료기기로 승인을 받기 어려운 문제점이 있다. 그리고 상기의 종래기술은 친수성 생체고분자만을 이용하여 유착방지제를 제조 하였는데, 이는 생분해속도가 비교적 빨라 상처면이 치유되기 전에 일부분이 분해가 되어 기계적 물성이 저하됨으로서 유착방지효과가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 상기의 종래기술은 체내에서 짧은 시간 내에 점성 물질로 변하여 주변 조직 및 장기로 붙어 상처면을 분리시키는 특징이 있는데 이는 나노섬유 형태의 조직유착방지 시트에 비하여 상처면과의 접착성을 떨어뜨리고 중력에 의하여 아래 부위에 모이게 되며, 이에 따라 환부의 회복과 상처에 의한 유착을 감소시키는 효과가 적다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제045191호에서는 p-디옥사논(p-dioxanone)과 L-락티드(L-lactide)의 랜덤 공중합체 블록과 폴리에틸렌글리콜(PEG) 블록이 ABA 순으로 배열되어 있는 생체분해성 블록공중합체를 이용한 고분자 겔을 약물전달체, 조직접합체, 유착방지제에 적용하는 것을 기재하고 있다. 그러나 이는 본 발명과는 다른 형태인 겔 형태로, 상처부위에 정확히 고정되지 못하는 문제점이 있고, 이는 중력이나 움직임으로 인해 아래 부위에 모이게 되므로 상처의 회복과 유착방지능이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제0785378호 "다층구조의 유착방지제"에서는 소수성 생분해성, 생체적합성 고분자를 전기방사하여 형성된 나노섬유 구조의 기재층과 상기 기재층의 표면에 친수성의 생체유래 고분자를 코팅하여 형성된 고분자층으로 이루어진 다층구조 유착방지제를 기재하고 있다. 그러나 기재된 친수성 생체유래 고분자들은 너무 높은 친수성 성질로 인해서 생체 내 염증반응과 기계적 성질이 떨어지는 문제가 있고, 또 전기방사에서 방사의 낮은 지속성과 고화현상으로 인해서 방사성(spinning ability)이 나쁜 문제가 있다. 또한, 나노섬유 기재층을 형성하는 소수성의 생분해성 생체적합성 고분자들은 소수성이 강해 그 위에 적층되는 친수성 생체유래 고분자층과의 친화성이 좋지 않으므로, 다층구조의 형성, 유지에 어려움이 있다.

정리하면, 이상적인 유착방지제 또는 유착방지막은 세포나 혈액에 부착되거나 침투되지 않아야하고, 원하는 부위에 일정기간 부착되는 부착력이 필요하고, 유착의 원인이 되는 염증을 줄이기 위해 이물성 염증 반응이 최소화 되어야 하고, 상처 치유기간 동안 장벽역할을 하여야 하며 상처부위를 정확하게 덮고 있어야 하므로 형태의 변화가 없어야 하며, 인체에 무해하여야 한다. 따라서, 이러한 조건에 좀더 부합하는 유착방지막의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 10-0785378 대한민국 등록특허공보 10-1005079 대한민국 등록특허공보 10-1175625 대한민국 공개특허공보 10-2007-0025724 대한민국 공개특허공보 10-2010-0013837

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하고자 예의 노력한 결과, 키토산과 같은 친수성 천연고분자를 전기방사법을 이용하여 나노섬유시트를 제조하고 그 표면에 소수성 및 생분해성 합성고분자인 PLGA를 전기방사법을 이용하여 다층구조의 나노섬유시트를 제조하였고 (도 1), 상기의 다층구조의 나노섬유시트를 유착방지제의 용도로 사용이 가능하다는 것을 확인하고 완성한 것이다. 본 발명은 이렇게 성질과 분해 속도가 다른 다층구조로 유착방지막을 형성하여, 상처에 쉽게 접착할 수 있을 뿐만 아니라 상처가 치유될 때까지 물리적 장벽역할을 지속할 수 있고, 복벽이나 인접한 장기로부터의 세포증식을 억제함으로써 조직의 유착을 효과적으로 방지할 수 있는 유착방지막을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이렇게 성질이 다른 나노섬유시트로 다층구조를 형성하면서도 층 간에 적절한 친화성을 갖도록 함으로써 안정적으로 다층구조를 형성하고 또한 생체 내에서도 이러한 다층구조를 안정적으로 유지하여 목적하는 기능을 발휘할 수 있는 유착방지막을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 키토산 전기방사 시의 고질적인 문제인 고화문제를 해결하여 방사성(spinnability)을 대폭 향상시키고, 키토산 나노섬유의 중화처리문제를 해결하고, PLGA 사용에 따른 수축문제의 해결 및 조직유착방지능이 향상된 유착방지막을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는,

(a) 키토산(chitosan); 플루란(pullulan); 젤라틴(gelatin); γ-PGA[Poly(γ-glutamic Acid)] 및 알지네이트(alginate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 천연고분자(A)와, 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone; PVP)(B)을 포함하는 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사시켜 얻은 나노섬유 구조의 친수성 기재층과,

(b) PGA[poly(glycolic acid)]; PLA[poly(lactic acid)]; PLGA[polylactic-co-glycolic acid); PCL[poly(ε-caprolactone)] 및 PDO(polydioxanone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 생분해성 합성고분자(C)와, 12,000Da이하의 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol; PEG) 및 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone) 중에서 선택된 1종 이상의 생분해성 친수성 고분자(D)를 포함하는 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사시켜 형성한 나노섬유 구조의 소수성 층을 포함하는 나노섬유상 다층구조의 유착방지막이 제공된다.

또한, 본 발명에서는,

(a) 키토산(chitosan); 플루란(pullulan); 젤라틴(gelatin); γ-PGA[Poly(γ-glutamic Acid)] 및 알지네이트(alginate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 천연고분자(A)를 용매에 용해시켜 친수성 천연고분자 용액을 제조하는 단계,

(b) 상기 (a)단계의 친수성 천연고분자 용액에, 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone)(B)를 첨가하여 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 제조하는 단계,

(c) PGA[poly(glycolic acid)]; PLA[poly(lactic acid)]; PLGA[polylactic-co-glycolic acid); PCL[poly(ε-caprolactone)] 및 PDO(polydioxanone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 생분해성 합성고분자(C)를 용매에 용해시켜 생분해성 합성고분자 용액을 제조하는 단계,

(d) 상기 (c)단계의 생분해성 합성고분자 용액에, 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol) 및 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone) 중에서 선택된 1종 이상의 생분해성 친수성 고분자(D)를 첨가하여 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 제조하는 단계,

(e) 상기 (b)단계에서 제조된 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사하여 나노섬유 구조의 친수성 기재층을 얻는 단계, 및

(f) 상기 (e)단계에서 얻어진 친수성 기재층 위에, (d)단계에서 제조된 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사하여 나노섬유 구조의 소수성 층을 적층시키는 단계를 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따른 다층구조의 유착방지제는 종래 겔, 용액, 필름 형태의 유착방지제의 문제점이었던 조직 및 장기에 대한 부착성, 유연성, 조작용이성, 생체적합성 및 생분해성 등을 개선하여 유착방지능의 향상과 함께 사용자의 이용 편의성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 나노섬유 구조를 가져 세포의 침투, 이동을 차단함으로써 유착방지능을 높이고, 상처의 치유를 촉진 할 수 있으며, 접거나 말아도 찢어지거나 부서지지 않고, 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 간편하며 체내 이물반응을 최소화할 수 있다. 특히, 항염증성을 가지는 키토산 등의 친수성 천연고분자가 상처부위에 인접함으로서 종래의 나노섬유시트형 유착방지막에 쓰이는 재료보다 더욱 효과적인 유착방지성능을 기대할 수 있다.

본 발명은 성질과 분해 속도가 다른 다층구조로 유착방지막을 형성함으로써, 상처에 쉽게 접착할 수 있고 항염증성을 가지는 키토산 등의 친수성 천연고분자가 상처부위에 접촉함으로써 생체적합성의 뛰어나며, 상처가 치유될 때까지 물리적 장벽역할을 지속할 수 있고, 복벽이나 인접한 장기로부터의 세포증식을 억제할 수 있으므로, 조직의 유착을 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고 본 발명의 다층구조 유착방지막은 각 층이 성질이 다르면서도 층 간에 적절한 친화성이 있어 안정적으로 다층구조를 형성하고 유지할 수 있으므로, 위와 같이 생체 내에서 각 층의 기능을 발휘할 수 있다.

아울러, 본 발명의 유착방지막은 체내에서 분해 흡수가 가능하고 상처 치유 후 체외로의 완전한 배출이 가능하며 조작이 간편하고 체내 이물 반응을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 전기방사장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 키토산/PVP 나노섬유의 전자현미경 사진과 평균직경 및 직경 분포도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 키토산/PVP 나노섬유의 중화처리 방법에 따른 전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 PLGA/PEG 나노섬유의 전자현미경 사진과 평균직경 및 직경 분포도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 나노섬유의 물 접촉각을 측적한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 나노섬유의 생분해 거동결과를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 나노섬유의 MTT 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에서 복벽 훼손 및 맹장 막 마찰 모델 동물실험 과정이다.
도 9는 PLGA/PEG 및 Chitosan/PVP-PLGA/PEG 중충화 나노섬유 시트의 유착방지능을 평가한 데이터이다.
도 10은 나노섬유시트를 적용하지 않은 동물실험에서 유착부위를 나타낸 사진이다.
도 11은 Chitosan/PVP-PLGA/PEG 나노섬유 시트를 삽입한 동물실험의 유착방지효과를 나타낸 사진이다.
도 12는 G사 제품의 유착방지제를 삽입한 동물실험의 유착부위 및 유착방지효과를 나타낸 사진이다.

본 발명의 다층구조의 나노섬유상 유착방지막은 나노섬유 구조의 친수성 기재층과, 상기 친수성 층 위에 형성되는 나노섬유 구조의 소수성 층을 포함한다.

친수성 기재층은 키토산과 같은 친수성의 천연고분자(A)와 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone; PVP)(B)을 혼합한 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사시켜 얻는데, 이 층은 상처부위에 직접적으로 접촉하게 되며 인체에 대한 안전성이 매우 좋고 생분해성이 좋은 장점이 있다.

소수성 층은 생분해성 합성고분자(C)와 12,000Da이하의 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol; PEG) 및 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone) 중에서 선택된 1종 이상의 생분해성 친수성 고분자(D)를 혼합한 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사시켜 얻는데, 이 층은 복벽이나 상처부위와 인접한 장기들에서 섬유아세포가 자라 들어오는 것을 막아주고 상처가 아물 때까지 나노섬유의 물성을 유지하여 물리적 장벽 역할을 다함으로써 조직유착방지를 위한 이상적인 조건을 제공해 준다. 여기서 소수성 층의 "소수성"은 상대적인 의미로, 상기 친수성 막에 비해 소수성이 강하다는 의미이다. 본 발명의 유착방지막에서 소수성 층은 소수성 고분자만으로 형성된 것이 아니고 여기에 친수성이면서 생분해성인 PEG 또는 PVP를 혼합하여 친수성 부분을 가지게 함으로써 상기 친수성 층과의 친화성을 좋게 한 것이다. 본 발명의 소수성 층은 친수성 고분자(PEG 또는 PVP)를 포함함으로써 상기 친수성 층에 안정적으로 적층되어 다층구조를 형성할 수 있으며, 생체 내에서도 안정적으로 구조를 유지할 수 있다.

상기 친수성 천연고분자(A)는 키토산(chotisan), 플루란(pullulan), 젤라틴(gelatin), γ-PGA[Poly(γ-glutamic acid)] 및 알지네이트(alginate)로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택되며, 바람직하게는 키토산이 될 수 있다.

키토산은 N-아세틸글루코사민과 글로코사민의 β-(1,4)글리코시드 결합으로 이루어진 공중합체로 키틴의 탈아세틸화로 얻을 수 있다. 키틴은 용매가 매우 제한적이고, 화학적으로 불활성인데 비해, 키토산은 상대적으로 반응성이 좋고 다양한 유도체로 제조될 수 있는 장점을 가진다. 키토산은 생분해되고 독성이 없는 특징을 가지고 있으며 분말, 젤 및 필름 등의 다양한 모양을 만들 수 있고 성장인자와 세포의 기질(ECM)과의 결합을 통해 이들 구성요소의 방출을 제어할 수 있고 파종하는 세포의 부착, 분화 및 증식을 향상시킬 수 있기 때문에 그 활용범위가 매우 넓다. 그러나 키토산은 전기방사법에서 방사의 낮은 지속성과 고화현상으로 인해서 방사성이 우수하지 못하여 상용화에 어려움을 겪고 있다. 본 발명에서는 이러한 키토산의 단점을 키토산과 잘 섞이고 방사성이 뛰어나며 인체 내에서 분해되어 체내로 배출이 용이한 폴리비닐필롤리돈(PVP)를 도입함으로써 보완 개선한다. 또한 PVP는 미국 FDA 승인을 받은 생체적합성 고분자이다. 기존의 키토산의 전기방사에서 방사성(spinnability)을 향상시키기 위한 고분자량의 poly(ethylene oxide)(PEO)의 첨가는 체내에서 완전한 분해와 체외로의 방출이 용이하지 못한 단점이 있으나, PVP의 첨가는 키토산 나노섬유의 방사성 문제를 해결해 주고, 생체적합성이 뛰어난 장점을 가진다.

상기 친수성 층에서 친수성 천연고분자(A)와 폴리비닐필롤리돈(B)의 비율은, 친수성 천연고분자(A) 100 중량부에 대해 폴리비닐필롤리돈(B) 10~30 중량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10~20 중량부이다. 10 중량부 미만에서는 나노섬유의 분해가 4주 이상 걸리는 문제가 있을 수 있고, 30 중량부를 초과할 경우 생분해 기간이 짧아 유착방지능에 대한 효율을 저하 할 수 있다. 특히 키토산과 PVP를 사용할 경우 키토산 100 중량부에 대해 PVP는 10~20 중량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 중량부이다. PVP를 10 중량부 미만으로 사용할 경우 키토산의 고화현상으로 인한 섬유화가 어려운 문제가 있고, 20 중량부를 초과할 경우에는 생분해기간 조절이 어려울 수 있다.

상기 생분해성 합성고분자(C)는 PGA[poly(glycolic acid)], PLA[poly(lactic acid)], PLGA[polylactic-co-glycolic acid), PCL[poly(ε-caprolactone)] 및 PDO(polydioxanone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이다.

PLGA(polylactic-co-glycolic acid)는 미국에서 FDA 승인을 받은 생체적합성, 생분해성 고분자로써 일반적으로 의료용 기구나 생체재료로 많이 이용되고 있다. 하지만 PLGA는 기본적으로 소수성 고분자이면서 배양액속에서 심하게 수축하는 특징을 가지고 있다. 이는 저분자의 친수성 고분자(D)인 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol; PEG) 또는 PVP를 첨가함으로써 수축을 방지할 수 있다. 또한 PLGA는 생체내에서 2개월 정도의 생분해 거동을 보이므로 수술 후 상처가 아무는데 필요한 2주정도의 시간이 지난 후에 신속하게 분해되어 흡수되어야 하는 조직유착방지막의 특성을 만족시키지 못하므로 PEG 또는 PVP를 적당히 첨가함으로써 생분해거동을 조절할 수 있다. 이때 사용하는 PEG는 FDA에서 생체내 사용이 용인되어 있는 12,000 Da이하의 것을 말한다. 키토산 나노섬유시트 표면에 PLGA 나노섬유시트 층을 전기방사하여 다층구조의 나노섬유 시트를 제조하게 되면 PLGA 나노섬유시트 층에서는 상처가 치유되는 동안 복벽이나 상처부위에 인접한 장기에서 상처부위 방향으로의 세포증식을 억제할 수 있으며 상처가 아물때까지 물리적 장벽의 역할을 다할 수 있다.

본 발명의 생분해성 합성고분자(C)에 첨가되는 친수성 고분자(D)로는 poly(ethylene glycol)(PEG), poly(vinyl alcohol)(PVA), PVP, 젤라틴(gelatin), 실크피브로인(silk fibroin), 콜라겐(collagen), 셀룰로오스(cellulose), 알긴산(alginic acid) 및 히알루론산(hyaluronic acid) 등이 단독으로 또는 혼합 사용될 수 있다. 친수성 고분자(D)로 바람직하게는 PEG 또는 PVP를 사용한다. PEG 또는 PVP의 친수성은 PLGA의 특징에 의한 나노섬유시트의 수축문제를 해소하고, 효과적으로 생분해거동을 조절할 수 있게 해주며, 조직유착방지 성능을 향상시킨다. 이때 PEG는 FDA 승인이 허용되는 분자량 범위 (MW=4600 이하) 또는 약물담지전달체에 사용되는 분자량 범위 (MW=12,000 이하)에 해당하는 PEG를 사용하는 것이 식약청 승인이 용이하고 인체 내 부작용을 방지할 수 있다.

상기 생분해성 합성고분자(C)에 대한 생분해성 친수성 고분자(D)의 비율은, 생분해성 합성고분자(C) 100 중량부에 대해 생분해성 친수성 고분자(D) 10~20 중량부가 바람직하다. 10 중량부 미만에서는 다층구조 나노섬유의 접착성에 문제가 있고, 20 중량부를 초과할 경우 생분해 기간이 짧아 유착방지능에 대한 효율을 저하 시킬 수 있다. PLGA와 PEG 또는 PVP를 사용할 경우에도 PLGA 100 중량부에 대해 PEG 또는 PVP는 10~20 중량부가 바람직하다. 10 중량부 미만에서는 다층구조의 나노섬유간에 접착력의 문제가 있고, 20 중량부를 초과할 경우 생분해기간 조절이 어려울 수 있다.

본 발명의 유착방지막은 필요에 따라 약물을 더 포함할 수 있다. 약물은 모든 층에 첨가가 가능하며, 바람직하게는 상기 친수성 층을 형성하는 친수성 혼합고분자용액(A+B) 또는 소수성 층을 형성하는 소수성 혼합고분자용액(C+D)에 포함될 수 있다. 포함되는 약물은, 예를 들어 항염증제, 항생제, 항암제 등이다.

항염증제로는, 예컨대 아스피린(acetylsalicylic acid), 이부프로펜(ibuprofen), 나프록센(naproxen), 술린닥(sulindac), 디클로페낙, 피록시캄, 케토푸로펜, 디플루니살, 나부메톤, 에토돌락, 옥사루포진, 인도메타신, 톨메틴, 항염증작용을 갖는 식물유래 폴리페놀류 등의 비스테로이드성 함염증제가 1종 이상 포함될 수 있다. 상기 식물유래 폴리페놀류는 루틴, EGCG, 카테킨 등의 함염증 작용을 갖는 성분을 포함한다.

항생제로는, 예컨대 페니실린(penicillin), 스트렙토마이신(streptomycin), 테트라사이클린(tetracyclin), 카나마이신(kanamycin), 클로람페니콜(chliramphenicol), 악토노마이신(actinomycin), 암피실린(ampicillin), 바시트라신(bacitracin), 그라미시딘(gramicidin), 날리딕신산(nalidixic acid), 네오마이신(neomicin), 노낵틴(nonactin), 노르플록사신(norfloxacin), 패튤린(patulin), 테라마이신(terramysin) 등이 1종 이상 포함될 수 있다.

항암제로는, 예컨대 니트로겐 머스타드(Nitrogen Mustard), 클로람부실(Chlorambucil), 멜팔란(Melphalan), 사이클로포스파마이드(cyclophosphamide), 프로카바진(procarbazine), 메소트렉세이트(methotrexate:MTX), 6-메르캅토퓨린(6-MP), 6-티오구아닌(6-Thio-Guanine), 5-플루오로우라실(5-fluorouracil), 시타라빈(cytarabine), 아드리아마이신(adriamycin), 다우노루비신(daunorubicin), 블레오마이신(bleomycin), 미토마이신-C(mitomycin-C), 악티노마이신-D(actinomycin-D), 빈크리스틴(vincristine), 빈블라스틴(vinblastine), 에토포시드(etoposide, VP-16, VP-16-213), 테니포시드(teniposide, VM-26), 시스플라틴(cisplatin) 및 미토탄(mitotane, o,p-DDD) 등이 1종 이상 포함될 수 있다.

상기 친수성 층과 소수성 층은 나노섬유상의 부직포 형태로서, 바람직하게는 섬유 단면의 평균직경이 10~1,000, 더욱 바람직하게는 10~500nm 이다. 본 발명의 유착방지막은 나노섬유상으로 유연하고 높은 비표면적을 가지며 다공성이다. 특히, 성질과 분해속도가 다른 다층 구조를 가짐으로써, 상처부위에 쉽게 접착할 수 있고 조직의 유착을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 유착방지용 다층구조 나노섬유시트의 제조방법은 아래의 (a) 내지 (f)단계를 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 유착방지용 다층구조 나노섬유시트는

(a) 친수성 천연고분자(A) 용액을 제조하는 단계;

(b) 상기 친수성 천연고분자 용액에 생분해성 친수성 고분자(B)를 첨가하여 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 제조하는 단계;

(c) 생분해성 합성고분자(C) 용액을 제조하는 단계;

(d) 상기 생분해성 합성고분자 용액에 생분해성 친수성 고분자(D)를 첨가하여 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 제조하는 단계;

(e) 상기 (b)단계에서 제조된 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사하여 나노섬유상의 친수성 기재층을 수득하는 단계;

(f) 상기 (e)단계에서 얻어진 나노섬유상의 친수성 층 위에 d)단계에서 제조된 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사하여 소수성 층을 적층시키는 단계를 포함한다.

일반적으로 나노섬유는 전기방사시 고분자 용액의 농도, 방사전압, 방사거리 및 유량속도에 따라 섬유의 직경과 물성이 달라지는데 농도가 낮고 방사전압이 높으며 방사거리가 멀수록 나노섬유의 직경이 가늘어진다. 바람직하게는 상기 친수성 층은 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사하여 100~300 ㎛ 두께의 나노섬유시트 형태로 얻어지며, 그 위에 적층되는 소수성 층은 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사하여 100~200 ㎛ 두께로 형성된다.

상기 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 만들기 위해 사용되는 용매는, 바람직하게는 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid); 아세트산(acetic acid) 및 포름산(formic acid)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 이들 중 비교적 독성이 적은 아세트산(acetic acid)에 증류수를 혼합한 공용매를 사용한다.

ICH(International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use, 의약품 국제조화회의)는 의약품에 대한 가이드라인을 제시하고 있으며, 특히 Q3C Impurities: Guideline for Residual Solvents에서 의약품 및 의료기기내 불순물로서의 잔여 유기용매에 따른 허용여부에 대한 가이드라인을 제시하고 있다. ICH에서는 용매의 독성 정도에 따라 Class 1, Class 2, Class 3로 구분하고 있다.

Class 1 은 암 유발물질로 독성이 높아 사용을 제한하고 있으며, Class 2는 용매별로 의약품 및 의료기기에 허용 가능한 제한농도를 명기하고 있어 제한농도 이하이면 의료기기로 사용이 가능하며 Class 3 은 독성이 낮아 상대적으로 높은 농도로 의약품 및 의료기기에 잔존하더라도 의료용으로 사용 가능함을 의미한다. 본 발명에서 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 만들기 위해 사용한 아세트산은 하기 표 1에 나타난 바와 같이 class 3 에 해당하므로 충분히 제거한다면 허용가능한 유기용매에 해당한다.

상기 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 만들기 위해 사용되는 용매는, 바람직하게는 클로로 포름(chloroform); 아세톤(acetone); MC(methylene chloride); THF(tetrahydrofuran) 및 에틸아세테이트(ethyl acetate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며, 생분해성 합성고분자(C)로 PLGA를 선택할 때 더욱 바람직하게는 비교적 독성이 적으면서 휘발이 너무 빠르거나 지연되지 않는 용매인 클로로포름을 사용할 수 있다. 클로로포름은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 class 2 residual solvents에 속한다. 이는 독성이 상대적으로 낮아 제한농도인 60ppm 이하로 존재하면 의약 및 의료기기로 사용 가능하다는 것을 의미한다. 한편, 클로로포름보다 독성이 적은 Class 3 residual solvents인 아세톤 및 에틸아세테이트는 PLGA에 PEG를 혼합 시 PEG에 대한 불용성을 가지므로 적절하지 않다. 또한 클로로포름은 외과수술에 새 기원을 열었다고 할 수 있는 마취제로 사용되었으며, 적절한 농도로 사용 하였을 경우에 인체에 무해하다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 전기방사는 도 1에 도시된 전기 방사장치를 이용하여 고정된 평판 집전판 또는 회전하는 드럼 집전판을 사용한다. 도 1에 도시된 전기방사시스템은 0~40 kV의 전압공급이 가능한 직류 고전압 발생장치 (DC High Voltage Generator [40 kV/3mA], Chungpa EMT Co.)(도시되지 않음)와; 평판형태 (plate type support jack, 200 x 200 ㎜, stainless steel)(도시되지 않음) 또는 회전드럼형태 (metal drum, 400(w) x 216() ㎜, stainless steel)의 집전판 (collector)(4); 금속드럼의 회전속도 제어장치 (drum speed controller unit, 0~176 rpm)(도시되지 않음); 고분자용액을 일정한 유량 (volume) 및 유체속도 (flow rate)로 제어하는 주사기펌프 (syringe pump, KDS220, KD Scientific Inc.)(5); 주사기 (Hamilton81620 gastight syringe, 10.0 ㎖, USA)(2), 금속 주사기바늘 (Hamilton91022 metal hub needle, 22 Guage [length: 50.8 ㎜, inner diameter: 0.41 ㎜], USA), 디지털 온/습도계 (JB913R, Oregon scientific Inc., USA) 등을 포함한다. 이렇게 설계된 본 발명의 전기방사시스템은 주사기펌프와 용액 토출 장치가 긴 피스톤(1)으로 연결되어 챔버 외부에서 밀어주는 방식이므로, 고전압 하에서 발생하는 기계의 오작동 및 인체에 대한 위험을 줄여줄 수 있다. 또, 주사기 고정대(3)가 있어 용액토출장치(주사기)를 고정할 수 있고, 높이(상하) 및 거리조절(좌우)이 가능하다. 이밖에도 본 발명의 전기방사시스템은 챔버내의 환경을 전기방사에 최적조건으로 유지하기 위해 습도조절용 에어컨(6), 용매 휘발 및 섬유화 촉진용 전열기(8), 휘발성 용매를 제거하기 위한 배기시스템(7) 등을 포함하여 재현성 있고 안정적인 전기방사가 가능하게 한다.

본 발명에서는 다양한 공정인자 중 섬유형태에 중요한 영향을 주는 용액의 농도, 인가전압, 방사거리, 유체속도, 집전판의 형태, 습도 등에 따른 각각의 나노섬유시트를 제조한 후 구조 및 형태를 분석하여 재현성이 가장 좋은 전기 방사 조건을 구하여 적용하였다. 본 발명에서 전기방사는 바람직하게는 혼합용액의 농도 0.1~50중량%, 전압 5~100kV, 용액의 토출속도 0.1~10ml, 방사거리 3~50cm 및 습도 1~30%의 전기방사 조건으로 수행한다. 이러한 조건하에 대량방사로 본 발명의 키토산 함유 나노섬유시트를 얻고 이어서 그 표면에 소수성 생분해성 합성고분자 및 친수성 고분자 혼합용액을 전기방사하여 다층 구조의 유착방지용 부직포상 나노섬유시트를 얻을 수 있다.

[실시예]

이하, 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

키토산/ PVP 나노섬유의 제조

아세트산(Acetic acid) 수용액에 키토산/PVP(9:1)를 녹여 10, 20, 30 wt/v%가 되도록 용액을 제조하였다. 공정인자로는 전압을 15~20 kV, 방사거리 10 cm, 유체속도 1.0 ml/h로 고정시키고 드럼콜렉터에 10시간동안 방사하였으며 습도는 30%이하로 유지하였다. 그 후 시트에 포함된 잔존용매를 제거하기 위하여 25 진공오븐에서 24시간동안 충분히 건조하였다. 상기에서 제조된 나노섬유의 몰폴로지를 주사형전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였다. 결과는 도 2와 같은데, 다공성이며 평균 498nm의 직경을 가지는 나노섬유 집합체인 것을 알 수 있었다.

[실시예 2]

키토산/ PVP 나노섬유의 중화

상기와 같이 제조한 키토산/PVP 나노섬유를 아세톤/2 N NaOH = 99:1의 용액에 10분간 침지시켰다. 10분 후 키토산/PVP 나노섬유를 아세톤/증류수 = 99:1로 충분히 세척한 후 진공건조 시켰다. 상기에서 중화 처리된 키토산/PVP 나노섬유의 몰폴로지를 SEM을 통해 관찰하였다. 결과는 도 3과 같은데, 중화 처리에 의한 섬유형태의 파단 등이 전혀 일어나지 않았다는 것을 알 수 있었다. 중화 처리된 나노섬유는 밀봉하여 제습보관 하였다.

[실시예 3]

PLGA / PEG 나노섬유의 제조

클로로포름(chloroform)에 PLGA/PEG(9:1)를 녹여 10, 20, 30 wt/v%가 되도록 되도록 용액을 제조하였다. 공정인자로는 전압을 15 kV, 방사거리 15 cm, 유체속도 2.0 ml/h로 고정시키고 드럼콜렉터에 5시간동안 방사하였으며 습도는 30%이하로 유지하였다. 그 후 시트에 포함된 잔존용매를 제거하기 위하여 25 진공오븐에서 24시간동안 충분히 건조하였다. 상기에서 제조된 나노섬유의 몰폴로지를 SEM 통해 관찰하였다. 결과는 도 4와 같은데, 다공성이며 평균 691nm의 직경을 가지는 나노섬유 집합체인 것을 알 수 있었다.

[실시예 4]

키토산/ PVP , PLGA / PEG 다층구조의 나노섬유 제조

키토산/PVP 나노섬유 제작과정에서 중화처리를 완료한 나노섬유위에 PLGA/PEG 용액을 전기방사하여 다층구조의 나노섬유를 제조할 수 있다. 제조된 다층구조의 나노섬유는 밀봉하여 제습보관 하였다.

[실험예 1]

물 접촉각 측정

Contact Angle & Surface Tension Analyzer (Model : Phoenix 300, SEO Co. Ltd, Korea)를 이용하여 sessile drop method (distilled water, 5)에 의해 실시예 1 및 실시예 3에서 제조된 키토산/PVP 나노섬유 및 PLGA/PEG 나노섬유의 물 접촉각을 분석하였다(도 5).

물접촉각 측정은 고체표면의 특성을 분석하는데 가장 일반적인 방법으로, 시료표면에 일정량의 물방울을 떨어뜨려 고체와 액체의 접촉각을 측정함으로써 젖음성 (wettability) 또는 친수성/소수성 정도를 평가하는데 중요한 척도로 이용된다.

물접촉각 측정분석의 정확성을 위해 각각의 나노섬유의 측정표면 위치를 달리하여 물방울을 10군데에 떨어뜨려 측정하여 평균값 및 표준편차를 계산한 결과, 친수성을 띄고 있는 키토산/PVP 나노섬유의 경우 물 접촉각이 PLGA/PEG 나노섬유에 비해 낮음을 알 수 있으며, 상처부위에 인접한 키토산/PVP 나노섬유는 친수성 표면임을 확인 할 수 있었다.

PLGA/PEG 나노섬유의 물 접촉각은 상대적으로 높으나 친수성 PEG에 의하여 생분해성이 향상될 것으로 기대된다.

[실험예 2]

in vitro 생분해 거동 실험

실시예 1 및 실시예 3에서 각각 제조된 키토산/PVP 및 PLGA/PEG 나노섬유를 20mm*20mm의 원형 크기로 잘라 70% 에탄올로 멸균한 후 50 ml PBS에 침지하였다. 제조된 샘플을 37 항온진탕기에 넣어 분해 거동을 알아보았다. 각각의 샘플을 날짜별로 꺼내어 자연 건조 후 SEM을 통해 분해정도를 관찰한 결과, 실시예 1의 키토산/PVP 나노섬유는 14일 정도에서 분해가 시작되는 반면, 실시예 3의 PLGA/PEG 나노섬유는 21일 정도에서 분해가 시작되는 것을 알 수 있었다. (도 6).

[실험예 3]

나노섬유 표면에서의 세포 증식력 비교

실시예 1 및 실시예 3에서 각각 제조된 키토산/PVP 및 PLGA/PEG 나노섬유를 UV선을 조사하여 멸균처리하고, 12-well cell culture plate에 올려놓았다. 상기 키토산/PVP 및 PLGA/PEG 나노섬유와 12-well cell culture plate(control)에 계대 배양한 L-929 mouse fibroblasts를 5000 cells/well의 농도로 파종하였다. 이때, 상기 나노섬유 위에 유리로 제조된 링(ring)을 올려놓아 링 안쪽으로 상기 세포를 파종함으로써, 나노섬유 표면에만 세포의 증식을 유도하였다. 또한, 배지로는 8% FBS 및 0.1% 페니실린 G-스트렙토마이신을 포함하는 배지를 사용하였다.

상기 접종된 세포를 온도 37 및 5% CO₂ 분위기의 인큐베이터에서 4시간, 1일, 3일 및 5일 동안 배양한 후, 상기 세포가 접종된 키토산/PVP 및 PLGA/PEG 나노섬유에 MTT 저장용액 1 ml를 첨가한 후, 3시간동안 배양한 다음 DMSO (dimethylsulfoxide) 1 ml를 첨가하여 세포막을 녹여낸 후, ELISA reader(효소면역측정기)를 이용하여 490 nm에서의 흡광도를 측정하고 MTT 분석법을 통하여 세포활성정도를 측정하였다(도 7).

그 결과, 키토산/PVP 나노섬유 및 PLGA/PEG 나노섬유 상에서 세포의 접착 및 증식거동이 잘 이루어지지 않고, 특히 12-well cell culture plate 표면에서의 세포의 접착 및 증식거동이 더욱 활발하게 이루어지는 것을 확인 할 수 있었다. 12-well cell culture plate 표면의 세포증식보다 상기 나노섬유 표면의 세포증식이 비교적 활발하지 않은 것을 미루어보아 조직유착방지에 효과적임을 예상할 수 있었다.

[실험예 4]

동물실험을 통한 조직유착방지 효율 조사

본 발명에서는 키토산을 함유한 생분해성 나노섬유시트의 유착방지 효과를 평가하기 위하여 실험대상으로 outbred male Sprague Dawley rats을 이용하였다. 수술을 시행하기 전 3일정도 실험실에서 적응시켰으며, rat은 8주령 (weight: 230~280 g) 20 마리를 건강한 상태에서 동물실험에 적용하였다. 동물실험은 복벽 훼손 및 맹장막 마찰 모델 (Renee Kennedy, Darren J. Costain, Vivian C. MeAlister and Timothy D. G. Lee, "Prevention of experimental postoperative peritoneal adhesions by N,O-carboxymethyl chitosan", Surgery, Vol. 120, No. 5, 866-870, 1996)로써 쥐의 배 부위 안쪽 복막을 칼로 긁어내어 상처를 내고 인접한 맹장의 장막을 사포로 마찰시켜 벗겨내어 출혈을 유도하고 유착이 쉽게 발생할 수 있는 조건을 인위적으로 만들어 주었다 (도 8). 대조군으로서 유착방지막을 삽입하지 않은 쥐와 실험군으로는 유착방지막을 삽입한 쥐들에 대하여 4주 후 유착발생 상태, 심도 및 유착방지효과를 살펴보았다. 본 실험의 대조군으로서 유착방지막을 삽입하지 않은 쥐와 실험군으로는 유착방지막을 삽입한 쥐들에 대하여 수술이 끝나고 4주 후 맹장과 복막내부의 조직재생이 완료되면 다시 쥐의 복부를 열고 유착발생 상태, 심도 및 유착방지효과를 살펴보고 Vlahos의 실험방법 (Angie Vlahos, Pingyang Yu, Charles E. Lucas, Anna M. Ledgerwood, "Effect of a composite membrane of chitosan and poloxamer gel on postoperative adhesive interations", The American Surgeon, Vol. 67, 15-21, 2001)에 따라 유착정도를 평가하였다. 각 실험에서 측정값은 평균±표준편차(Mean±S.D.)로 나타내었고, 각 군의 비교는 일원배치 분산분석법 (one-way analysis of variance test)으로 검정 하였으며 p<0.05를 유의하다고 판단하였다.

조직유착방지제의 효과 동물실험결과인 도 9를 보면 대조군에서는 유착등급이 대부분 2, 4를 나타내었으며 평균 2.8의 수치로 아주 강한 유착형성정도를 보여주었다. 또한 세계적으로 많은 판매량을 보이는 G사의 S제품은 평균 2.1의 수치를 보여 대조군에 비하여 유착방지능이 개선된 결과를 보이지만 큰 차이를 보이지 않았다. 한편 Chitosan/PVP-PLGA/PEG 다층 나노섬유시트를 도입한 실험군의 유착정도는 0.1이라는 수치를 나타내었다. 이러한 결과는 생체유래의 이상적인 특성을 지닌 키토산의 생체적합성 및 친수성에 의한 상처치유효과를 향상시켜주는 것에 의한 결과라고 보며 상처의 치료기간에 유효하게 물리적 장벽으로 작용하고 있음을 나타낸다. 도 10과 같이 대조군의 쥐는 맹장과 복벽이 심하게 유착되었으며, G사 제품은 분해속도가 빠르고 제품의 사용 시 조작이 용이 하지 못하며 도 12에서 나타나듯이 유착방지능을 크게 기대할 수 없었다. 반면에 도 11과 같이 Chitosan/PVP-PLGA/PEG 그룹은 깨끗하게 치료된 복벽을 보여주었다. 치유기간에는 물리적 장벽으로써 형태를 유지하고 그 이후에는 가수분해 되어 흡수됨으로써 인체에 무해하다. 또한 나노섬유라는 특성상 높은 비표면적 및 다공성을 가지고 있기 때문에 분해속도가 필름형태의 막보다는 상대적으로 빠르다. 즉 위와 같은 종합적 요인에 의해 Chitosan/PVP-PLGA/PEG 중층 나노섬유 시트는 효과적으로 수술 후 상처부위에 발생하는 조직유착을 방지하는 것으로 판단된다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 후술되는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

본 발명의 다층구조의 나노섬유상 유착방지막은 종래의 유착방지막의 문제점을 개선한 것으로서, 외과적 개복수술 시 장기나 조직간의 유착을 방지하기 위해 널리 이용될 수 있다.

Claims

(a) 키토산(chitosan); 플루란(pullulan); 젤라틴(gelatin); γ-PGA[Poly(γ-glutamic Acid)] 및 알지네이트(alginate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 천연고분자(A)와, 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone; PVP)(B)을 포함하는 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사시켜 얻은 나노섬유 구조의 친수성 기재층과,
(b) PGA[poly(glycolic acid)]; PLA[poly(lactic acid)]; PLGA[polylactic-co-glycolic acid); PCL[poly(ε-caprolactone)] 및 PDO(polydioxanone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 생분해성 합성고분자(C)와, 12,000Da이하의 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol; PEG) 및 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone) 중에서 선택된 1종 이상의 생분해성 친수성 고분자(D)를 포함하는 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사시켜 형성한 나노섬유 구조의 소수성 층을 포함하는 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
제1항에 있어서, 상기 친수성 천연고분자(A)는 키토산(chitosan)인, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
제1항에 있어서, 상기 나노섬유의 단면 평균 직경이 10~1,000nm인, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
제1항에 있어서, 약물을 더 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
제4항에 있어서, 상기 약물은 아스피린(acetylsalicylic acid), 이부프로펜(ibuprofen), 나프록센(naproxen), 술린닥(sulindac), 디클로페낙, 피록시캄, 케토푸로펜, 디플루니살, 나부메톤, 에토돌락, 옥사루포진, 인도메싸신, 톨메틴 및 항염증작용을 갖는 식물유래 폴리페놀류로 구성된 군으로부터 1종 이상 선택된 비스테로이드성 함염증제를 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
제4항에 있어서, 상기 약물은 페니실린(penicillin), 스트렙토마이신(streptomycin), 테트라사이클린(tetracyclin), 카나마이신(kanamycin), 클로람페니콜(chliramphenicol), 악토노마이신(actinomycin), 암피실린(ampicillin), 바시트라신(bacitracin), 그라미시딘(gramicidin), 날리딕신산(nalidixic acid), 네오마이신(neomicin), 노낵틴(nonactin), 노르플록사신(norfloxacin), 패튤린(patulin) 및 테라마이신(terramysin)으로 구성된 군으로부터 1종 이상 선택된 항생제를 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
제4항에 있어서, 상기 약물은 니트로겐 머스타드(Nitrogen Mustard), 클로람부실(Chlorambucil), 멜팔란(Melphalan), 사이클로포스파마이드(cyclophosphamide), 프로카바진(procarbazine), 메소트렉세이트(methotrexate:MTX), 6-메르캅토퓨린(6-MP), 6-티오구아닌(6-Thio-Guanine), 5-플루오로우라실(5-fluorouracil), 시타라빈(cytarabine), 아드리아마이신(adriamycin), 다우노루비신(daunorubicin), 블레오마이신(bleomycin), 미토마이신-C(mitomycin-C), 악티노마이신-D(actinomycin-D), 빈크리스틴(vincristine), 빈블라스틴(vinblastine), 에토포시드(etoposide), 테니포시드(teniposide), 시스플라틴(cisplatin) 및 미토탄(mitotane)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 항암제를 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막.
(a) 키토산(chitosan); 플루란(pullulan); 젤라틴(gelatin); γ-PGA[Poly(γ-glutamic Acid)] 및 알지네이트(alginate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 천연고분자(A)를 용매에 용해시켜 친수성 천연고분자 용액을 제조하는 단계,
(b) 상기 (a)단계의 친수성 천연고분자 용액에, 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone)(B)를 첨가하여 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 제조하는 단계,
(c) PGA[poly(glycolic acid)]; PLA[poly(lactic acid)]; PLGA[polylactic-co-glycolic acid); PCL[poly(ε-caprolactone)] 및 PDO(polydioxanone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 생분해성 합성고분자(C)를 용매에 용해시켜 생분해성 합성고분자 용액을 제조하는 단계,
(d) 상기 (c)단계의 생분해성 합성고분자 용액에, 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol) 및 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone) 중에서 선택된 1종 이상의 생분해성 친수성 고분자(D)를 첨가하여 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 제조하는 단계,
(e) 상기 (b)단계에서 제조된 친수성의 혼합고분자용액(A+B)을 전기방사하여 나노섬유 구조의 친수성 기재층을 얻는 단계, 및
(f) 상기 (e)단계에서 얻어진 친수성 기재층 위에, (d)단계에서 제조된 소수성의 혼합고분자용액(C+D)을 전기방사하여 나노섬유 구조의 소수성 층을 적층시키는 단계를 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 (a)단계의 친수성 천연고분자는 키토산(chitosan)인, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 나노섬유의 단면 평균 직경이 10~1,000nm인, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 (a)단계의 용매는 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid), 아세트산(acetic acid) 및 포름산(formic acid)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 (c)단계의 용매는 클로로포름(chloroform), 아세톤(acetone), MC(methylene chloride), THF(tetrahaydrofuran), HFIP(hexafluoro isopropanol) 및 에틸아세테이트(ethyl acetate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 (b)단계의 친수성 혼합고분자용액(A+B) 또는 상기 (d)단계의 소수성 혼합고분자용액(C+D)에 약물을 첨가하는 단계를 더 포함하는, 나노섬유상 다층구조의 유착방지막의 제조방법.