KR101854976B1 - 폴리감마글루탐산 함유 하이드로겔 및 이를 포함하는 의료용 접착제 및 지혈제 - Google Patents

Abstract

본원은 폴리페놀 및 폴리감마글루탐산을 포함하는 하이드로겔, 이의 용도 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

폴리감마글루탐산 함유 하이드로겔 및 이를 포함하는 의료용 접착제 및 지혈제{HYDROGEL CONTAINING POLY GAMMA GLUTAMIC ACID, AND MEDICAL ADHESIVE AND HEMOSTATIC AGENT INCLUDING THE SAME}

본원은, 폴리페놀 및 폴리감마글루탐산을 포함하는 하이드로겔, 이의 용도 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

기존의 상처 봉합 방법은 주로 스테이플러 또는 봉합사를 이용하였기 때문에 상처부위 주변의 조직에 외상을 일으키면서 흉터가 남아 미용상 보기 좋지 않으며, 생체적합성이 떨어지기 때문에 염증 반응을 일으키는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 최근에는 의료용 접착제(바이오글루) 및 지혈제들이 연구되고 있다(대한민국 등록 특허 제 10-1301276호). 이러한 접착제는 상처 부위에 적용이 간편하고 통증이 적으며 외관상으로도 눈에 띄지 않아 상처봉합에 많이 이용되고 있다. 이런 접착제는 생체접합하고 생체 내에서 분해가 되어야 하며, 독성이 없어야 하므로, 다양한 자연 물질을 이용한 접착제가 개발되고 있는데, 현재 상용화된 몇 종류의 접착제가 있지만 접착 능력이 낮은 한계점을 가지고 있다. 그 중 널리 알려진 피브린글루 같은 경우에는 비교적 약한 접착 능력과 준비과정이 복잡하다는 단점을 가지고 있고, 사람의 혈액에서 추출하기 때문에 간염이나 인간면역결핍 바이러스 등 감염성 질환의 전파 위험을 가지고 있다.

이에, 본원은 폴리페놀 및 폴리감마글루탐산을 포함하는 하이드로겔, 이의 용도 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 제 1 측면은, 폴리페놀; 및 폴리감마글루탐산을 포함하는, 하이드로겔을 제공한다.

본원의 제 2 측면은, 폴리페놀과 폴리감마글루탐산을 혼합하여 복합체를 형성하는 것을 포함하는, 하이드로겔의 제조 방법을 제공한다.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 하이드로겔을 포함하는, 의료용 접착제를 제공한다.

본원의 제 4 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 하이드로겔을 포함하는, 지혈제를 제공한다.

본원은 생체분자 및 조직에 대한 접착성을 가지는 폴리페놀과 독성이 없는 생체고분자 물질인 폴리감마글루탐산을 간단하게 혼합함으로써 화학적 결합이 아닌 두 물질의 수소결합(hydrogen bond)에 의해 제조된 하이드로겔에 관한 것으로, 특히 하이드로겔 형성으로 인해 폴리페놀의 생체 접착 능력이 더욱 증가하여, 우수한 성능의 지혈제 또는 의료용 접착제를 제공할 수 있다.

또한, 본원은, 폴리페놀과 폴리감마글루탐산을 단순히 혼합하는 간단한 공정으로 하이드로겔을 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 하이드로겔의 형성을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 따른 하이드로겔의 물리화학적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 따른 탄닌산, 폴리감마글루탐산 및 하이드로겔의 전자주사현미경 이미지이다.
도 4a 및 4b는, 각각 본원의 일 실시예에 따른 하이드로겔의 지혈제 효과를 나타낸 (a) 이미지 및 (b) 그래프이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 따른 하이드로겔 및 비교예의 의료용 접착제 효과를 나타낸 이미지다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 제 1 측면은, 폴리페놀; 및 폴리감마글루탐산을 포함하는, 하이드로겔을 제공한다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리페놀과 상기 폴리감마글루탐산이 분자간 비공유 결합, 예를 들어, 수소 결합에 의해 연결되어 있는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하이드로겔은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 800 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 1 ㎛, 약 100 nm 내지 약 1 ㎛, 약 300 nm 내지 약 1 ㎛, 약 500 nm 내지 약 1 ㎛, 또는 약 800 nm 내지 약 1 ㎛ 크기의 기공을 갖는 그물망 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리페놀은 탄닌산, 엘라그산, 테아플라빈, 카테킨, 리그닌, 플라보노이드, 이소플라보노이드, 쿼세틴, 이들의 유도체 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리페놀은 탄닌산일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리감마글루탐산은 생체 고분자로서 독성이 없는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리페놀과 상기 폴리감마글루탐산이 약 1 내지 약 4 : 약 0.5 내지 약 2의 부피비로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리페놀과 상기 폴리감마글루탐산은 약 2 : 약 1의 부피비로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

도 1은, 일 구현예에 따른 하이드로겔의 형성을 나타내는 모식도로서, 구체적으로는 탄닌산의 OH기와 폴라감마글루탐산의 COOH기가 수소 결합에 의해 결합되어 하이드로겔을 형성한다. 형성된 하이드로겔은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛의 기공 크기를 갖는 그물망 구조를 형성할 수 있다.

본원의 제 2 측면은, 폴리페놀과 폴리감마글루탐산을 혼합하여 복합체를 형성하는 것을 포함하는, 하이드로겔의 제조 방법을 제공한다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리페놀과 상기 폴리감마글루탐산이 분자간 비공유 결합, 예를 들어, 수소 결합에 의해 연결되어 복합체를 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하이드로겔은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 800 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 1 ㎛, 약 100 nm 내지 약 1 ㎛, 약 300 nm 내지 약 1 ㎛, 약 500 nm 내지 약 1 ㎛, 또는 약 800 nm 내지 약 1 ㎛ 크기의 기공을 갖는 그물망 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리페놀은 탄닌산, 엘라그산, 테아플라빈, 카테킨, 리그닌, 플라보노이드, 이소플라보노이드, 쿼세틴, 이들의 유도체 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리페놀은 탄닌산일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리감마글루탐산은 생체 고분자로서 독성이 없는 것일 수 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리페놀과 상기 폴리감마글루탐산이 약 1 내지 약 4 : 약 0.5 내지 약 2의 부피비로 혼합될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리페놀과 상기 폴리감마글루탐산은 약 2 : 약 1의 부피비로 혼합될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

도 1은, 일 구현예에 따른 하이드로겔의 형성을 나타내는 모식도로서, 구체적으로는 탄닌산의 OH기와 폴라감마글루탐산의 COOH기가 수소 결합에 의해 결합되어 하이드로겔을 형성한다. 형성된 하이드로겔은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛의 기공 크기를 갖는 그물망 구조를 형성할 수 있다.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 하이드로겔을 포함하는, 의료용 접착제를 제공한다.

본원의 제 4 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 하이드로겔을 포함하는, 지혈제를 제공한다..

본원의 제 3 측면 및 제 4 측면에 있어서, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 3 측면 및 제 4 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1: 폴리페놀과 폴리감마글루탐산을 포함하는 하이드로겔의 제조

폴리페놀로서 탄닌산을 1 g/mL로 증류수(distilled water)에 녹이고, 폴리감마글루탐산(γ-Polyglutamic acid; PAG)을 0.5 g/mL 의 농도로 녹였다. 그런 다음, 폴리페놀 671 μL 및 폴리글루탐산 329 μL의 부피 비율 (2:1)로 상기 두 용액을 강하게 교반한 후, 13,500 rpm에서 3 분 동안 원심분리기를 통해서 가라앉히고 상층액은 제거하여 하이드로겔을 분리하였다.

실시예 2: 폴리페놀과 폴리감마글루탐산을 포함하는 하이드로겔의 특성 분석

상기 실시예 1에서 수득한 하이드로겔의 특성을 FT-IR과 SEM을 통해서 분석하였다. 도 2는 FT-IR을 이용하여 폴리페놀과 폴리감마글루탐산이 수소결합을 통하여 결합함을 나타낸 그래프이다. 도 2에서, O-H 스트레치(stretch) 부분에서 폴리페놀과 폴리감마글루탐산이 서로 작용을 하면서 폴리페놀의 H-결합 부분과 폴리감마글루탐산의 카르복실기(carboxylic acids) 부분의 피크 쉬프트(peak shift)가 일어난 것을 확인할 수가 있다. 도 3은 탄닌산, 폴리감마글루탐산 및 건조된 하이드로겔의 전자 현미경 이미지이다. 폴리페놀과 폴리글루탐산의 각각의 형태는 빗살무늬모양의 형태를 가지고 있지만, 이러한 두 가지 물질을 혼합하여 형성된 복합체인 하이드로겔은 대략 300 nm 정도의 기공 지름(pore size)을 갖는 그물망 구조임을 확인할 수 있다.

실시예 3: 폴리페놀과 폴리감마글루탐산의 지혈제 효과 확인

도 4a는 하이드로겔의 생체 내에서의 지혈제 효과 확인을 위한 실험 과정을 나타낸 모식도로서, 도 4a에서와 같이, 일반적인 6 주령의 ICR 종의 쥐(KOATECH,Pyeongtaek,Korea)를 마취시킨 후 복강 쪽을 개복한 뒤에, 동물의 간에 21 G 크기의 바늘을 이용하여 간에 인위적으로 상처를 내어 출혈-유도 동물 모델을 만들었다. 출혈량을 무게로 측정하기 위해서, 피를 흡수할 수 있는 종이 위에 간을 올려놓은 뒤 바늘을 이용하여 출혈을 유도한 후 바늘을 빼내는 동시에 폴리페놀(탄닌산) 및 본 실시예 1과 같은 하이드로겔(TA+PGA)을 각각 100 μL의 양으로 출혈부위에 도포하였다. 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 30 초 후에 관찰하였을 때, 미처리 군에 비해 본 실시예에 따른 하이드로겔은 현저히 개선된 지혈 효과를 나타내는 것을 확인할 수가 있다. 도 4b의 그래프는 60 초 후에 출혈 양을 나타낸 것으로, 본 실시예에 따른 하이드로겔이 미처리군 및 폴리페놀(탄닌산)에 비해 상당히 출혈량을 감소시킴을 수치적으로도 확인할 수가 있다.

실시예 4: 폴리페놀과 폴리감마글루탐산의 바이오글루 효과 확인

하이드로겔의 생체 내에서의 바이오글루 효과를 확인을 위해서, 일반적인 6주령의 ICR 종의 쥐(KOATECH,Pyeongtaek,Korea)를 마취시킨 후 등쪽 피부 부분에 메스를 이용하여 직선모양으로 인위적으로 상처를 내어 상처-유도 동물 모델을 만들었다. 상처 부위에 폴리페놀(탄닌산) 및 본 실시예 1에 따른 하이드로겔(TA+PGA)을 각각 100 μL의 양으로 붓으로 도포하여 바른 뒤에 1 분 동안 붙여준 후, 약 10분 뒤에 핀셋을 이용하여서 상처부위를 벌려 접착 효과를 확인하였다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 폴리페놀(탄닌산)을 처리한 경우에는 10 분 후에도 상처가 다시 벌어졌지만, 본 실시예에 따른 하이드로겔(TA+PGA)을 처리한 경우에는 상처가 벌어지지 않고 접착된 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

1. 탄닌산; 및
   폴리감마글루탐산
   을 포함하는, 하이드로겔로서,
   상기 탄닌산과 상기 폴리감마글루탐산이 분자간 비공유 결합에 의해 연결되어 있는 것이고,
   상기 하이드로겔은 10 nm 내지 1 ㎛ 크기의 기공을 갖는 그물망 구조이고,
   상기 탄닌산과 상기 폴리감마글루탐산이 2 : 1의 부피비로 포함되는 것인,
   하이드로겔.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항의 하이드로겔을 포함하는, 의료용 접착제.
    
11. 제 1 항의 하이드로겔을 포함하는, 지혈제.
    

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