KR101694121B1 - 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법 - Google Patents

이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체친화성을 갖는 단백질계 천연고분자 물질, 천연 효소 가교제, 다당류계 천연고분자 유래 물질 및 2가 금속염 가교제를 포함하는 이중 가교구조의 다공성 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 이중 가교구조의 다공성 시트는 생체친화성이 우수하고 피부와의 밀착성이 뛰어날 뿐만 아니라, 함수율 및 보습력 유지 시간이 획기적으로 개선되어 마스크 팩을 비롯하여 경피 흡수 제제의 약물전달용 담체로서도 응용이 가능하다.

Description

이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법{Double crosslinked biocompatible porous sheet and manufacturing method thereof}
본 발명은 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생체친화성을 갖는 단백질계 천연고분자 물질, 천연 효소 가교제, 다당류계 천연고분자 유래 물질 및 2가 금속염 가교제를 포함하는 이중 가교구조의 다공성 시트를 제조함으로써 함수율이 매우 높고 피부밀착력이 향상되며, 수분을 장시간 함유할 수 있는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 마스크 팩 제품은 화장품 분야에서 손으로 바를 필요 없이 외부의 건조한 환경 및 미세한 자극으로부터 얼굴 또는 피부를 보호하기 위하여 시트 형태로 사용되고 있다. 특히, 마스크 팩에 다양한 화장료 또는 첨가 물질을 함침시켜 보습과 청정 효과 등을 얻을 수 있도록 얼굴에 부착시키는 부직포 시트가 주류를 이루고 있다.
그러나 통상의 마스크 팩용 부직포 시트는 생체친화성이 떨어지는 셀룰로오스 섬유나 합성 고분자 섬유로 제작한 부직포를 화장료 또는 첨가 물질의 담지체로 사용하고 있어 민감한 피부를 가진 사람의 경우에는 피부에 밀착시 알러지 반응을 일으키는 등의 부작용이 발생할 수 있다(특허문헌 1).
또한, 섬유의 직경이 마이크로 단위를 갖는 셀룰로오스 부직포 시트는 섬유의 직경이 비교적 크고 표면이 거칠어 피부에 밀착시 들뜨는 현상이 생기므로 피부와의 밀착력이 떨어져 효과적인 보습력을 유지하기 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하고자 부직포 시트에 나노섬유를 코팅한 부직포 마스크 팩이 알려져 있으나, 이는 부직포 상에 나노섬유가 단지 정전기적인 힘에 의해서 부착되어 있을 뿐이어서 화장료 및 기타 기능성 물질이 함침될 경우 나노섬유 코팅층이 박리되는 문제가 발생할 수 있다(특허문헌 2).
한편, 합성고분자를 주재로 사용하여 스펀지 또는 부직포 시트 형태의 마스크 팩 등을 제조할 경우 생체친화성이 떨어지는 단점을 극복하고자 히알루론산과 같은 천연고분자를 주재로 사용한 스펀지의 제조방법이 공지되었는바, 디비닐술폰산과 같은 유기화합물 부류의 화학적 가교제를 사용하여 히알루론산이 가교구조를 형성하도록 함으로써 수용성인 히알루론산을 불용성으로 변화시켜 건조 후에 스펀지 형태를 유지할 수 있도록 하였지만, 디비닐술폰과 같은 화학적 가교제를 사용할 경우에는 미반응한 가교제가 잔류하여 세포 독성을 일으킬 수 있어 사용에 제한이 따른다는 단점이 있다(특허문헌 3).
또한, 본 발명자는 이미 생체친화성이 우수한 수용성 천연고분자를 주성분으로 사용하고, 기능성 천연고분자 유래 물질 및 가교제를 혼합하여 방사 직전에 주성분을 가교결합시킴으로써 가교구조의 나노섬유 웹 및 이를 이용한 마스크 팩을 제조하여 특허출원한 바 있으나, 마스크 팩을 생산하기 위하여 나노섬유 웹을 제조해야하는 복잡한 공정을 거쳐야 하고, 함수율 및 보습력 유지 시간이 종래 마스크 팩에 비하여 향상되었음에도 불구하고, 그러한 성능 지표에 개선의 여지가 있었다(특허문헌 4).
따라서 본 발명자는 마스크 팩 제품을 개발하기 위하여 지속적으로 연구를 거듭한 결과, 화장료 또는 다양한 첨가 물질을 담지하는 매트릭스인 다공성 시트의 성분으로서 기본적으로 생체친화성이 우수한 단백질계 천연고분자를 주성분으로 사용하면서 천연 효소 가교제로 가교구조를 형성하고, 아울러 다당류계 천연고분자 유래 물질을 부가하면서 이를 2가 금속염 가교제로 가교구조를 형성함으로써, 단백질계 천연고분자 및 다당류계 천연고분자 유래 물질이 각각 독립적으로 가교구조를 형성한 이중 가교구조의 다공성 시트를 제조할 수 있으면, 생체친화성과 피부밀착력 뿐만 아니라, 함수율 및 보습력 유지 시간을 획기적으로 개선할 수 있음에 착안하여 본 발명에 이르렀다.
특허문헌 1 한국공개특허공보 제10-2010-0128142호 특허문헌 2 일본공개특허공보 제2007-70347호 특허문헌 3 미국특허공보 제4,582,865호 특허문헌 4 한국특허출원 제10-2014-0069101호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 생체친화성이 우수하고 피부와의 밀착성이 뛰어날 뿐만 아니라, 함수율 및 보습력 유지 시간이 획기적으로 개선된 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단백질계 천연고분자 물질; 천연 효소 가교제; 다당류계 천연고분자 유래 물질; 및 2가 금속염 가교제를 포함하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트를 제공한다.
상기 단백질계 천연고분자 물질은 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴, 피브로인, 카세인, 글루테닌, 파세올린 및 알부민으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 천연 효소 가교제는 트랜스글루타미나아제, 소르타제 A(Sortase A), 서브틸신, 타이로시네이즈, 라카아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다제(horse raddish peroxidase), 아민옥시다제, 및 리실옥시다제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 다당류계 천연고분자 유래 물질은 알긴산, 히알루론산, 산화알지네이트콘드로이틴설페이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 산화셀룰로오스, 키틴, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 2가 금속염 가교제는 2가 알칼리 토금속염 또는 2가 전이금속염인 것을 특징으로 한다.
상기 다공성 시트는 그 두께가 50~3,000 ㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 다공성 시트는 레티놀, 레티닐팔미테이트, 아데노신, 폴리에톡실엘티드레틴아마이드, 알부틴, 닥나무 추출물, 감초, 에틸아스코빌이서, 아스코빌글루코사이드, 마그네슘아스코빌포스페이트, 치마버섯다당체, 니아신아마이드, N-아세틸글루코사민, 아이비 추출물, 팬시 추출물, 카모마일, 대두 추출물, 녹차액, 비타민 C, 마그네슘 아스코빌 포스페이트(magnesium ascorbyl phosphate), 아스코빌 산 2-글루코시드(ascorbyl acid 2-glucoside), 페오니플로린(paeoniflorin), 키네틴(kinetin), 알파-히드록시 산(alpha-hydroxy acid), 칸데릴라 왁스, 알파비사보롤, 알로에베라, 만지스타, 구갈, 솔잎 추출물, 콜라겐 추출물, 포도 추출물, 모과 추출물, 녹차 추출물, 은행 추출물, 해초 추출물, 라벤더, 티트리, 레몬밤, 벌꿀, 박하, 아보카도 오일, 및 소이빈 오일로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다공성 시트는 폴리부텐, 폴리이소부텐, 하이드로제네이티드폴리이소부텐, 피피지-2 부틸에테르(PPG-2 butyl ether), 피피지-40 부틸에테르(PPG-40 butyl ether), 피피지-9-13 부틸에테르(PPG-9-13 butyl ether), 피피지-15 스테아릴 에테르(PPG-15stearyl ether), 피이지-40소르비탄페롤리에이트(PEG-40 Sorbitan Peroleate), 소르비탄라우레이트, 레시틴, 및 피이지-20 아몬드글리세라이드(PEG-20 Almond Glycerides)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다공성 시트는 폴리헥사메틸렌비구아니드(polyhexamethylene biguanide), 포비돈아이오딘(povidone iodine), 염화벤잘코늄, 푸시딘산, 무피로신, 겐타마이신, 바시트라신, 네오마이신, 이소트레티노인, 과산화벤조일, 클로로메틸이소티아졸리논, 실버설파디아진, 아모롤핀염산염, 시클로피록스, 및 테르비나핀염산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트를 포함하는 마스크 팩을 제공한다.
또한, 본 발명은 i) 단백질계 천연고분자 용액을 얻은 후, 천연 효소 가교제를 첨가하여 가교 상태의 용액을 형성하는 단계; ii) 다당류계 천연고분자 유래 물질 용액을 얻는 단계; iii) 상기 i), ii) 단계의 용액을 혼합한 후, 2가 금속염 가교제를 첨가하여 교반하면서 이중 가교 상태의 캐스팅 용액을 얻는 단계; 및 iv) 상기 iii) 단계에서 얻어진 캐스팅 용액을 기판 위에 캐스팅 한 후, 통상의 동결건조법 또는 용매교환법에 의하여 다공성 시트를 형성하는 단계;를 포함하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법을 제공한다.
상기 i) 단계의 단백질계 천연고분자는 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴, 피브로인, 카세인, 글루테닌, 파세올린 및 알부민으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 i) 단계의 천연 효소 가교제는 트랜스글루타미나아제, 소르타제 A(Sortase A), 서브틸신, 타이로시네이즈, 라카아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다제(horse raddish peroxidase), 아민옥시다제, 및 리실옥시다제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 ii) 단계의 다당류계 천연고분자 유래 물질은 알긴산, 히알루론산, 산화알지네이트콘드로이틴설페이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 산화셀룰로오스, 키틴, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 iii) 단계의 2가 금속염 가교제는 2가 알칼리 토금속염 또는 2가 전이금속염인 것을 특징으로 한다.
상기 i) 단계의 단백질계 천연고분자와 ii) 단계의 다당류계 천연고분자 유래 물질은 중량비가 50:50 내지 99.9:0.1인 것을 특징으로 한다.
상기 i) 단계에서 천연 효소 가교제는 단백질계 천연고분자의 중량 대비 0.05 내지 30 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
상기 iii) 단계에서 2가 금속염 가교제는 다당류계 천연고분자 유래 물질의 중량 대비 0.05 내지 20 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조된 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트는 생체친화성이 우수하고 피부와의 밀착성이 뛰어날 뿐만 아니라, 함수율 및 보습력 유지 시간이 획기적으로 개선되어 마스크 팩을 비롯하여 경피 흡수 제제의 약물전달용 담체로서도 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예로부터 제조된 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 주사전자현미경(SEM) 사진.
이하에서는 본 발명에 따른 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에서는 다공성 시트의 매트릭스로서 생체친화성이 우수한 단백질계 천연고분자 물질을 사용하는 바, 상기 단백질계 천연고분자 물질로서는 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴, 피브로인, 카세인, 글루테닌, 파세올린 및 알부민으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있고, 특히 피부에 트러블이 발생하지 않으면서 밀착력이 좋은 젤라틴 또는 콜라겐을 더욱 바람직하게 사용한다.
또한, 상기 매트릭스를 이루는 단백질계 천연고분자 물질에 다당류계 천연고분자 유래 물질이 혼입되는데, 이러한 다당류계 천연고분자 유래 물질로서는 알긴산, 히알루론산, 산화알지네이트콘드로이틴설페이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 산화셀룰로오스, 키틴, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용함으로써 피부에 보습력을 유지하는데 기여한다.
아울러 본 발명에 따른 기술적 특징 중의 핵심적인 구성요소로서 다공성 시트에 2종의 가교제가 함유됨으로써 매트릭스를 이루는 단백질계 천연고분자 물질, 여기에 혼입되는 다당류계 천연고분자 유래 물질이 각각 독립적으로 가교결합된 이중 가교구조를 갖는다.
즉, 단백질계 천연고분자 물질은 천연 효소 가교제에 의하여, 다당류계 천연고분자 유래 물질은 2가 금속염 가교제에 의하여 각각 가교결합된 상태로 상호침투(interpenetrating) 또는 얽히게(entanglement) 되고, 그에 따라 다공성 시트 형성 후함수율이 극히 높고, 보습력을 유지하는 시간이 획기적으로 개선될 수 있는 것이다.
상기 천연 효소 가교제로서는 트랜스글루타미나아제, 소르타제 A(Sortase A), 서브틸신, 타이로시네이즈, 라카아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다제(horse raddish peroxidase), 아민옥시다제, 및 리실옥시다제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있고, 단백질과 가교결합 반응성이 우수한 트랜스글루타미나아제를 더욱 바람직하게 사용한다.
또한, 상기 2가 금속염 가교제로서는 2가 금속이 염 형태의 화합물로 존재하는 것이라면 특별한 제한이 없이 없으나, 2가 알칼리 토금속염 또는 2가 전이금속염이면 더욱 좋다. 특히, 2가 알칼리 토금속염으로서는 칼슘염계인 염화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 인산수소칼슘, 브롬화칼슘, 요오드화칼슘, 수산화칼슘, 황화칼슘, 질산칼슘, 인산칼슘, 산화칼슘, 글루콘산칼슘 또는 스테아린산칼슘 등을 예로 들 수 있고, 상기 열거한 칼슘염계에서 칼슘 대신 마그네슘, 바륨 등으로 치환된 형태의 염들도 가능하다. 그리고 2가 전이금속염으로서는 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 아연(Zn)의 염화물 등을 바람직하게 사용할 수 있는바, 상기 2가 금속염 가교제는 다당류계 천연고분자 유래 물질의 분자 내 카르복실기와 같은 작용기와 결합하여 이온 콤플렉스 형태로 가교구조를 형성한다.
본 발명에서는 상기 천연 효소 가교제 및 2가 금속염 가교제를 사용함으로써 종래 유기화합물 부류의 화학적 가교제를 사용함으로써 발생할 수 있는 다공성 시트 내 미반응 가교제의 잔류에 의한 세포 독성 등을 근본적으로 피할 수 있는 장점이 있다.
아울러 본 발명에 따른 이중 가교구조의 다공성 시트는 그 두께가 50~3,000 ㎛인 것이 바람직한데, 시트의 두께가 50 ㎛미만이면 기계적 물성이 저하될 우려가 있고, 시트의 두께가 3,000 ㎛를 초과하면 피부밀착력 및 보습력이 떨어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다공성 시트에는 필요에 따라 피부노화 방지 등의 다양한 기능성을 갖는 첨가 물질을 추가로 함유할 수 있는바, 레티놀, 레티닐팔미테이트, 아데노신, 폴리에톡실엘티드레틴아마이드, 알부틴, 닥나무 추출물, 감초, 에틸아스코빌이서, 아스코빌글루코사이드, 마그네슘아스코빌포스페이트, 치마버섯다당체, 니아신아마이드, N-아세틸글루코사민, 아이비 추출물, 팬시 추출물, 카모마일, 대두 추출물, 녹차액, 비타민 C, 마그네슘 아스코빌 포스페이트(magnesium ascorbyl phosphate), 아스코빌 산 2-글루코시드(ascorbyl acid 2-glucoside), 페오니플로린(paeoniflorin), 키네틴(kinetin), 알파-히드록시 산(alpha-hydroxy acid), 칸데릴라 왁스, 알파비사보롤, 알로에베라, 만지스타, 구갈, 솔잎 추출물, 콜라겐 추출물, 포도 추출물, 모과 추출물, 녹차 추출물, 은행 추출물, 해초 추출물, 라벤더, 티트리, 레몬밤, 벌꿀, 박하, 아보카도 오일, 및 소이빈 오일로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트를 포함하는 마스크 팩을 제공할 수 있으며, 상기 다공성 시트 내에 통상의 마스크 팩에 주로 첨가되는 물질인 폴리부텐, 폴리이소부텐, 하이드로제네이티드폴리이소부텐, 피피지-2 부틸에테르(PPG-2 butyl ether), 피피지-40 부틸에테르(PPG-40 butyl ether), 피피지-9-13 부틸에테르(PPG-9-13 butyl ether), 피피지-15 스테아릴 에테르(PPG-15stearyl ether), 피이지-40소르비탄페롤리에이트(PEG-40 Sorbitan Peroleate), 소르비탄라우레이트, 레시틴, 및 피이지-20 아몬드글리세라이드(PEG-20 Almond Glycerides)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
게다가 본 발명에 따른 이중 가교구조의 다공성 시트는 피부 미용 목적의 마스크 팩 용도 이외에 다공성 시트에 약물을 담지함으로써 다공성 시트를 경피 흡수 제제의 약물전달용 담체로 사용할 수도 있는바, 상기 다공성 시트에 담지 가능한 약물의 유효성분으로서 폴리헥사메틸렌비구아니드(polyhexamethylene biguanide), 포비돈아이오딘(povidone iodine), 염화벤잘코늄, 푸시딘산, 무피로신, 겐타마이신, 바시트라신, 네오마이신, 이소트레티노인, 과산화벤조일, 클로로메틸이소티아졸리논, 실버설파디아진, 아모롤핀염산염, 시클로피록스, 및 테르비나핀염산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 i) 단백질계 천연고분자 용액을 얻은 후, 천연 효소 가교제를 첨가하여 가교 상태의 용액을 형성하는 단계; ii) 다당류계 천연고분자 유래 물질 용액을 얻는 단계; iii) 상기 i), ii) 단계의 용액을 혼합한 후, 2가 금속염 가교제를 첨가하여 교반하면서 이중 가교 상태의 캐스팅 용액을 얻는 단계; 및 iv) 상기 iii) 단계에서 얻어진 캐스팅 용액을 기판 위에 캐스팅 한 후, 통상의 동결건조법 또는 용매교환법에 의하여 다공성 시트를 형성하는 단계;를 포함하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법을 제공한다.
상기 i) 단계의 단백질계 천연고분자와 ii) 단계의 다당류계 천연고분자 유래 물질은 중량비가 50:50 내지 99.9:0.1인 것이 바람직한데, 상기 범위보다 다당류계 천연고분자 유래 물질의 함량이 낮은 경우 수분을 충분히 함유하지 못해 보습력을 유지하는 시간이 짧아지거나, 상기 범위보다 다당류계 천연고분자 유래 물질의 함량이 높은 경우에는 매트릭스의 강도가 약해질 수 있으며, 특히 함습된 후에는 취급이 용이하지 않을 수도 있으므로, 상기 범위 내에서 단백질계 천연고분자와 다당류계 천연고분자 유래 물질의 중량비를 조절하여야 한다.
또한, 상기 i) 단계에서 천연 효소 가교제는 단백질계 천연고분자의 중량 대비 0.05 내지 30 중량%를 첨가하는 것이 바람직한바, 상기 범위보다 천연 효소 가교제를 적게 첨가하면 가교에 의한 네트워크 구조를 형성하지 못하여 단백질계 천연고분자 일부가 용해되거나 기계적 강도가 약해질 수 있고, 상기 범위보다 천연 효소 가교제를 많이 첨가하는 경우에는 팽윤도가 상대적으로 낮아 수분을 충분히 함유하지 못할 수 있다.
또한, 상기 iii) 단계에서 2가 금속염 가교제는 다당류계 천연고분자 유래 물질의 중량 대비 0.05 내지 20 중량%를 첨가하는 것이 바람직한바, 상기 범위보다 2가 금속염 가교제를 적게 첨가하면 다당류계 천연고분자 유래 물질과 2가 금속이온의 이온 콤플렉스에 의한 가교도가 낮아 다당류계 천연고분자 유래 물질 일부가 용해되거나 기계적 물성이 저하되고, 상기 범위보다 2가 금속염 가교제를 많이 첨가하는 경우에는 보습력이 떨어질 수 있다.
상기 i), ii) 단계의 단백질계 천연고분자, 천연 효소 가교제, 다당류계 천연고분자 유래 물질 및 2가 금속염 가교제는 상술한 바와 같은 물질을 바람직하게 사용할 수 있다. 한편, 상기 iv) 단계로부터 형성된 다공성 시트에 상술한 다양한 첨가 물질 또는 약물의 유효성분 등을 통상의 함침법으로 함침시킴으로써 기능성 물질이 추가로 함유된 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트를 제조할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 구체적으로 서술한다.
[실시예] 이중 가교구조의 다공성 시트 제조
교반기가 장착된 1L 삼구 플라스크에 탈이온수 200g을 주입하고 젤라틴 20g을 부가하여 40℃에서 서서히 녹여 젤라틴 용액을 얻은 후, 트랜스글루타미나아제를 단백질계 천연고분자 중량 대비 0.5 중량% 첨가하여 가교 상태의 젤라틴 용액을 형성하였다. 한편, 교반기가 장착된 1L 삼구 플라스크에 탈이온수 100g을 주입하고 알긴산나트륨 5g을 부가하여 알긴산나트륨 용액을 얻었다. 이어서 상기 얻어진 가교 상태의 젤라틴 용액과 알긴산나트륨 용액을 혼합한 후, 염화칼슘을 알긴산나트륨 중량 대비 0.1 중량% 첨가하여 교반하면서 이중 가교 상태의 캐스팅 용액을 얻었다. 마지막으로, 상기 이중 가교 상태의 캐스팅 용액을 유리판 위에 2mm 두께로 캐스팅한 후 동결건조함으로써 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트를 제조하였다.
[비교예] 단일 가교구조의 다공성 시트 제조
2가 금속염 가교제인 염화칼슘을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법에 따라 단일 가교구조의 다공성 시트를 제조하였다.
도 1에는 본 발명의 실시예로부터 제조된 이중 가교구조를 갖는 다공성 시트의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진을 나타내었는바, 종래 셀룰로오스 다공성 시트에 비하여 표면이 거칠지 않고 기공이 작은 상태로서 결함 없는 이중 가교구조의 다공성 시트가 제조되었음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 시트가 이중 가교구조를 갖는 것임을 확인하기 위하여 물에 대한 용해도 시험을 수행하였는바, 상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 다공성 시트를 일부 절단하여 무게를 측정하고 각각의 샘플을 증류수에 침지시킨 후, 교반인큐베이터에서 37℃로 30분 동안 교반하면서 1차 세척을 하고, 증류수를 교체한 다음 거듭 동일한 조건으로 2차 세척을 하고 나서 동결건조 후 각 샘플의 무게를 다시 측정한 결과, 본 발명의 실시예로부터 얻어진 샘플은 증류수에 침지, 세척 및 동결건조처리 전후의 무게 변화가 거의 없는 반면, 비교예로부터 얻어진 샘플은 동일한 처리 후 무게가 약 20% 정도 감소되었다.
따라서 본 발명에 따른 다공성 시트는 단백질계 천연고분자 물질이 천연 효소 가교제에 의하여, 다당류계 천연고분자 유래 물질은 2가 금속염 가교제에 의하여 각각 독립적으로 가교결합된 상태로 상호침투(interpenetrating) 또는 얽히게(entanglement)되는 이중 가교구조를 갖게 됨으로써 다공성 시트가 거의 용해되지 않는데 비하여, 비교예에 따른 다공성 시트는 매트릭스에서 단백질계 천연고분자 물질만 가교결합을 형성하는 단일 가교구조를 갖게 됨으로써 가교도가 상대적으로 떨어져 다당류계 천연고분자 유래 물질의 일부가 용해되는 것으로 해석된다.
또한, 본 발명의 실시예 및 비교예로부터 제조된 다공성 시트의 함수율을 확인하기 위하여 팽윤도 시험을 하였는바, 수분 흡수 전후의 무게변화를 측정하여 아래 식에 따라 팽윤도를 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
팽윤도(%) = (Ws―Wd)/Wd × 100
(Ws : 수분 흡수 후 무게, Wd : 수분 흡수 전 무게)
샘플 Wd (g) Ws (g) 팽윤도
실시예 0.436 13.539 3005
비교예 0.348 6.987 1907
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예로부터 제조된 이중 가교구조의 다공성 시트가 비교예로부터 제조된 단일 가교구조의 다공성 시트에 비하여 팽윤도가 현저히 높아 함수율이 획기적으로 개선되었음을 알 수 있다.
아울러 본 발명의 실시예 및 비교예로부터 제조된 다공성 시트를 마스크 팩 형태로 제작하고, 한편으로 통상의 셀룰로오스 부직포 시트형 마스크 팩을 대조군으로 하여 피부밀착력과 수분 유지시간을 시험한 결과, 본 발명의 실시예에 따른 이중 가교구조의 다공성 시트로부터 제작된 마스크 팩이 피부밀착력과 수분 유지시간 모두 가장 우수한 것으로 확인되었으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 피부밀착력1) 수분 유지시간(분)2)
실시예 ◎ 120
비교예 ○ 50
대조군 × 10
1) 5명의 피험자를 대상으로 마스크 팩 샘플을 안면에 2시간 부착하고 피부 밀착력 정도를 다음과 같이 평가하였다 : ◎(매우 좋음), ○(좋음), ×(좋지 않음)
2) 80% 수분 증발까지 소요되는 시간
그러므로 본 발명에 따라 제조된 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트는생체친화성이 우수하고 피부와의 밀착성이 뛰어날 뿐만 아니라, 함수율 및 보습력 유지 시간이 획기적으로 개선된 효과를 나타냄을 알 수 있다.

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  11. i) 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴, 피브로인, 카세인, 글루테닌, 파세올린 및 알부민으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 단백질계 천연고분자 용액을 얻은 후, 트랜스글루타미나아제, 소르타제 A(Sortase A), 서브틸신, 타이로시네이즈, 라카아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다제(horse raddish peroxidase), 아민옥시다제 및 리실옥시다제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 천연 효소 가교제를 첨가하여 가교 상태의 용액을 형성하는 단계;
    ii) 알긴산, 히알루론산, 산화알지네이트콘드로이틴설페이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 산화셀룰로오스, 키틴 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 다당류계 천연고분자 유래 물질 용액을 얻는 단계;
    iii) 상기 i), ii) 단계의 용액을 혼합한 후, 2가 금속염 가교제를 첨가하여 교반하면서 이중 가교 상태의 캐스팅 용액을 얻는 단계; 및
    iv) 상기 iii) 단계에서 얻어진 캐스팅 용액을 기판 위에 캐스팅 한 후, 동결건조법 또는 용매교환법에 의하여 다공성 시트를 형성하는 단계;를 포함하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법.
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  15. 제11항에 있어서, 상기 iii) 단계의 2가 금속염 가교제는 2가 알칼리 토금속염 또는 2가 전이금속염인 것을 특징으로 하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 i) 단계의 단백질계 천연고분자와 ii) 단계의 다당류계 천연고분자 유래 물질은 중량비가 50:50 내지 99.9:0.1인 것을 특징으로 하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 i) 단계에서 천연 효소 가교제는 단백질계 천연고분자의 중량 대비 0.05 내지 30 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 iii) 단계에서 2가 금속염 가교제는 다당류계 천연고분자 유래 물질의 중량 대비 0.05 내지 20 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 이중 가교구조의 생체친화형 다공성 시트의 제조방법.
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