KR102366564B1 - Chitosan nanofiber-based bioadhesive composition and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음이온성 작용기로 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유를 포함하는 생체접착용 조성물에 관한 것으로서, 저점도의 분무 가능한 액체적 특성을 가지면서 UV, 가열 및 산소에 노출되어도 접착능을 잃지 않고 우수하게 유지되며, 지혈 특성을 가지는 하이드로젤 또는 생체 조직에의 사용을 위한 접착제로 제공될 수 있다.The present invention relates to a bioadhesive composition comprising chitin or chitosan nanofibers modified with anionic functional groups, having low viscosity sprayable liquid properties, and excellent adhesion even when exposed to UV, heating and oxygen It can be provided as a hydrogel having hemostatic properties or an adhesive for use in living tissues.

Description

키토산 나노섬유 기반의 생체접착용 조성물 및 이의 제조방법{Chitosan nanofiber-based bioadhesive composition and preparation method thereof}Chitosan nanofiber-based bioadhesive composition and method thereof {Chitosan nanofiber-based bioadhesive composition and preparation method thereof}

본 발명은 키틴 또는 키토산 나노섬유를 기반으로 한 생체접착용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 키틴 또는 키토산을 화학적 개질하여 생체에 적합한 접착제의 물성을 갖춘 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a bioadhesive composition based on chitin or chitosan nanofibers, and more particularly, to a composition having the properties of a biocompatible adhesive by chemically modifying the chitin or chitosan.

생체용 접착제는 생물의 세포막, 세포벽, 지질, 단백질, DNA, 성장인자, 세포, 조직 등과 같은 다양한 생물시료에 부착 특성을 갖는 물질을 말한다. 조직접착제, 지혈제, 조직공학용 지지체, 약물 전달 담체, 조직충진제, 상처 치료, 또는 장유착 방지 등의 다양한 생의학적 분야에 사용된다. A bio-adhesive refers to a material having adhesion properties to various biological samples such as cell membranes, cell walls, lipids, proteins, DNA, growth factors, cells, and tissues of living things. It is used in various biomedical fields such as tissue adhesive, hemostatic agent, tissue engineering scaffold, drug delivery carrier, tissue filling agent, wound treatment, or intestinal adhesion prevention.

생체용 접착제는 생물시료뿐만 아니라 생체 유래의 고분자를 이용한 하이드로젤의 접착을 위해서도 사용될 수 있다. 하이드로젤을 이용한 피부 부착형 디바이스의 이용이 증가하면서, 수분을 다량 함유하고 있는 하이드로젤 접합을 위한 접착제가 필요하다.The bio-adhesive can be used not only for biological samples but also for adhesion of hydrogels using bio-derived polymers. As the use of skin-attachable devices using hydrogels increases, an adhesive for bonding hydrogels containing a large amount of moisture is required.

생체용 접착제는 피부에 직접 접촉되기 때문에 생체적합성이 요구된다. 또한 통상적으로 생체 내에서 사용되기 때문에 독성과 위해성이 없어야 하며, 생분해성 소재여야 한다. 또한, 온화한 조건하에서 순간적으로 접착이 종결될 수 있도록 용이성을 갖추고, 생체조직을 강하게 결합시키되 생체의 자기수복성을 방해하지 않으면서, 멸균 가능한 소재를 선정하는 것이 중요하다. Since bioadhesives are in direct contact with the skin, biocompatibility is required. In addition, since it is usually used in vivo, it should not have toxicity and risk, and it should be a biodegradable material. In addition, it is important to select a material that can be sterilized without disturbing the self-healing properties of the living body while having the ease so that the adhesion can be terminated instantaneously under mild conditions and strongly bonding the living tissue.

하이드로젤 혹은 생체용 접착제는 수분에서도 강한 접착력을 나타내고, 오랜 기간 생체 내부에서 그 기능을 유지해야 한다. 현재 상용화되고 있는 생체용 접착제의 소재로는 시아노아크릴레이트, 피브린, 젤라틴 및 폴리우레탄계 등이 있다. Hydrogels or bioadhesives exhibit strong adhesion even in moisture and must maintain their function in the living body for a long time. Materials for bioadhesives that are currently commercialized include cyanoacrylate, fibrin, gelatin, and polyurethane.

그러나 합성 고분자를 이용한 생체용 접착제는 생체 내의 수분이 많은 환경에서 매우 약한 접착력을 보이는 문제가 있다. 또한, 시아노아크릴레이트 계열 접착제의 경우 인체에 면역 반응 부작용을 일으키는 것이 큰 한계로 지적되고 있다. 현재 실제 환자에게 사용되고 있는 피브린 계열의 접착제의 경우, 부작용은 작지만 그 접착 능력이 매우 낮은 수준이기 때문에 사용에 한계가 있다. 젤라틴 접착제는 가교제로 사용되는 포르말린이나 글루타알데하이드가 생체 내의 단백질과도 가교 반응을 일으켜, 조직 독성을 일으키는 문제가 있고, 폴리우레탄계 접착제는 합성원료가 되는 방향족 디아이소시아네이트의 생체 독성이 그 한계점이다. However, the bioadhesive using a synthetic polymer has a problem of showing very weak adhesion in an environment with a lot of moisture in the body. In addition, in the case of a cyanoacrylate-based adhesive, it is pointed out that it is a big limitation to cause an immune reaction side effect in the human body. In the case of the fibrin-based adhesive currently used in actual patients, the side effect is small, but its use is limited because its adhesive ability is at a very low level. In gelatin adhesives, formalin or glutaraldehyde, which are used as crosslinking agents, also cause a crosslinking reaction with proteins in the living body, causing tissue toxicity.

수중 접착제를 포함하는 전통적인 생체용 접착제가 가지는 특성은 끈적거리고 점도가 높은 상태라는 것이다. 가교를 일으킬 수 있는 화학반응을 동반해야 하고, 끈적임과 점도는 스프레이 공정이나 바르는 공정을 어렵게 한다. 그리고 가교 화학반응은 접착시 일어나야 하지만 보관 및 운송 중에도 일어날 수 있다. 기존의 생체용 접착제는 화학반응에 의해 작용하기 때문에 가열 혹은 UV 조사시 기능을 잃게 되고 많은 경우 대기 중에 노출되는 것만으로 기능이 약화된다. 이 경우 접착력이 점차 떨어지게 되므로 전통적인 생체용 접착제는 공기 차단 용기에 담겨지거나, 낮은 온도에서 보관되어야 한다. A characteristic of traditional bio-adhesives, including water-based adhesives, is that they are sticky and highly viscous. It must be accompanied by a chemical reaction that can cause crosslinking, and its stickiness and viscosity make it difficult to spray or apply. And the crosslinking chemical reaction must occur during adhesion, but can also occur during storage and transportation. Existing bio-adhesives work by chemical reaction, so they lose their function when heated or irradiated with UV, and in many cases their function is weakened only by exposure to the air. In this case, the adhesive strength gradually decreases, so the traditional bio-adhesive must be stored in an air-tight container or stored at a low temperature.

따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해서 끈적이지 않고 화학반응이 없어 보관이 용이하며, 젖은 생체조직 및 하이드로젤 표면에서 강력한 접착 및 가교 능력을 가지는, 생체 내에서 부작용이 최소화된 이상적인 형태의 생체용 접착제의 개발이 필요하다. Therefore, in order to overcome these problems, it is not sticky, there is no chemical reaction, so it is easy to store, and it has strong adhesion and crosslinking ability on wet biological tissues and hydrogel surfaces. I need this.

프랑스의 한 연구팀은 실리카 나노입자 용액을 이용한 수중 접착제를 개발한 바 있다. 그러나 접착력이 우수하더라도 실리카 입자는 생체 내에서 생분해되지 않기 때문에 생체용 접착제로 사용하기에는 적합하지 않다.A research team in France has developed an underwater adhesive using a solution of silica nanoparticles. However, even if the adhesive strength is excellent, silica particles are not biodegradable in vivo, so they are not suitable for use as a bioadhesive.

키틴 및 키토산은 각각 N-아세틸글루코사민과 글루코사민을 반복 단위로하는 천연 고분자이다. 일반적으로 자연계에서 N-아세틸글루코사민과 글루코사민이 섞여 있는 상태로 존재하기 때문에 실제로 키틴과 키토산의 정확하게 구분 짓는 것은 어렵다. 통상적으로 N-아세틸글루코사민이 글루코사민보다 많은 경우를 키틴이라고하며 그 반대를 키토산이라 한다. 탈아세틸화 공정을 통해 키틴을 키토산으로 만들 수 있다. 키틴과 키토산은 갑각류 껍질에 존재하며 지구상에서 셀룰로오스 다음으로 풍부한 천연 고분자이다. 이들은 인체 내에서 생분해되며 지혈 기능 등을 가지고 있어 의료용 고분자 소재로서 각광받고 있다. Chitin and chitosan are natural polymers with N-acetylglucosamine and glucosamine as repeating units, respectively. In general, it is difficult to accurately distinguish between chitin and chitosan because N-acetylglucosamine and glucosamine exist in a mixed state in nature. In general, the case where N-acetylglucosamine is higher than that of glucosamine is called chitin, and the opposite is called chitosan. The deacetylation process can convert chitin to chitosan. Chitin and chitosan are present in crustacean shells and are the second most abundant natural polymers on Earth after cellulose. They are biodegradable in the human body and have a hemostatic function, so they are spotlighted as medical polymer materials.

Severine et al., Nature, Dec 11, 2013, Vol.505, p.382-385,'Nanoparticle solutions as adhesives for gels and biological tissues'Severine et al., Nature, Dec 11, 2013, Vol.505, p.382-385,'Nanoparticle solutions as adhesives for gels and biological tissues'

본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자, 인체에 무해하고, 생분해되는 천연 고분자인 키틴 및 키토산을 이용하여 화학적으로 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유가 분산된 저점도의 수용액을 제조하였으며, 이와 같이 제조된 수용액이 생체용 접착제로서 우수한 효과를 나타낸다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problem, the present inventors prepared a low-viscosity aqueous solution in which chemically modified chitin or chitosan nanofibers are dispersed using chitin and chitosan, which are natural polymers harmless to the human body and biodegradable, and thus prepared aqueous solution The present invention was completed by confirming that this adhesive for living body exhibits an excellent effect.

본 발명은 생체조직 및 하이드로젤용 접착제로 사용될 수 있는, 기능화된 키틴 또는 키토산 나노섬유를 포함하는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a composition comprising functionalized chitin or chitosan nanofibers, which can be used as an adhesive for living tissues and hydrogels.

또한, 본 발명은 생분해되면서도 점도가 낮고 화학적으로 안정한 생체용 접착제를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a biodegradable, low-viscosity and chemically stable bio-adhesive.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 음이온성 작용기로 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유, 및 용매를 포함하는 생체접착용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a bioadhesive composition comprising chitin or chitosan nanofibers modified with an anionic functional group, and a solvent.

본 발명의 일 구현예에 따른 생체접착용 조성물에 있어서, 상기 음이온성 작용기는 카르복실산, 인산, 황산 및 이의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the bioadhesive composition according to an embodiment of the present invention, the anionic functional group may be any one or two or more selected from the group consisting of carboxylic acid, phosphoric acid, sulfuric acid and salts thereof.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노섬유의 직경은 2 내지 500 nm일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the diameter of the nanofiber may be 2 to 500 nm.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 음이온성 작용기는 키틴 또는 키토산 건조 중량 기준으로 0.1 내지 2 mmol/g 포함된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the anionic functional group may be included in 0.1 to 2 mmol/g based on the dry weight of chitin or chitosan.

본 발명의 일 구현예에 따른 생체접착용 조성물에 있어서, 내열성은 하기 [식 1]을 만족하는 것일 수 있다.In the bioadhesive composition according to an embodiment of the present invention, heat resistance may satisfy the following [Formula 1].

[식 1][Equation 1]

Figure 112020026062293-pat00001
Figure 112020026062293-pat00001

본 발명의 일 구현예에 따른 생체접착용 조성물에 있어서, 내광성은 하기 [식 2]를 만족하는 것일 수 있다.In the bioadhesive composition according to an embodiment of the present invention, light resistance may satisfy the following [Formula 2].

[식 2][Equation 2]

Figure 112020026062293-pat00002
Figure 112020026062293-pat00002

본 발명의 일 구현예에 따른 생체접착용 조성물에 있어서, 내수성은 하기 [식 3]을 만족하는 것일 수 있다.In the bioadhesive composition according to an embodiment of the present invention, water resistance may satisfy the following [Formula 3].

[식 3][Equation 3]

Figure 112020026062293-pat00003
Figure 112020026062293-pat00003

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노섬유는 용매에 분산된 형태로 존재하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nanofibers may be present in a dispersed form in a solvent.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유는 전체 조성물 기준으로 0.05 내지 30 중량%로 포함되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the modified chitin or chitosan nanofibers may be included in an amount of 0.05 to 30% by weight based on the total composition.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 용매는 물, C1 내지 C4인 알코올 및 C1 내지 C10인 유기산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이며, 상기 조성물의 pH는 7 미만일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solvent is any one or two or more selected from water, C1 to C4 alcohol, and C1 to C10 organic acid, and the pH of the composition may be less than 7.

본 발명의 일 구현예에 따른 생체접착용 조성물에 있어서, 손실 탄젠트는 90 ℃에서 3시간 이상 가열 후, 10 rad/s frequency 및 0.5%의 변형률 조건에서 회전식 유변물성을 측정한 것으로 25 ℃에서 5 이상일 수 있다.In the bioadhesive composition according to an embodiment of the present invention, the loss tangent is measured for rotational rheological properties under the conditions of 10 rad/s frequency and 0.5% strain after heating at 90 ° C. for 3 hours or more, and 5 at 25 ° C. may be more than

또한, 본 발명은 키틴 또는 키토산을 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계; N-옥실계 화합물을 촉매로 사용하여 상기 키틴 또는 키토산의 히드록시기를 산화시키는 단계; 상기 산화된 키틴 또는 키토산을 초음파 처리하여 나노섬유를 생성하는 단계; 및 상기 나노섬유를 산 용매에 분산시켜 음이온화 하는 단계;를 포함하는 생체접착용 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of dispersing chitin or chitosan in a solvent to prepare a dispersion; oxidizing the hydroxyl group of chitin or chitosan using an N-oxyl-based compound as a catalyst; generating nanofibers by ultrasonically treating the oxidized chitin or chitosan; and dispersing the nanofibers in an acid solvent to anionize them; provides a method for preparing a bioadhesive composition comprising a.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 N-옥실계 화합물은 하기의 화학식 1 내지 화학식 3 중에서 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the N-oxyl compound may be a compound represented by any one of Chemical Formulas 1 to 3 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020026062293-pat00004
Figure 112020026062293-pat00004

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020026062293-pat00005
Figure 112020026062293-pat00005

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020026062293-pat00006
Figure 112020026062293-pat00006

상기 화학식 중, R11 내지 R15, R21 내지 R25 및 R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C4의 알킬기일 수 있다.In the above formula, R 11 to R 15 , R 21 to R 25 , and R 31 to R 35 may each independently be hydrogen or a C1-C4 alkyl group.

본 발명에 따른 생체접착용 조성물은 화학적 가교반응 없이, 물리적 흡착에 의해 젖어있는 하이드로젤 또는 생체조직을 접합한다. 화학적 반응 없이, 물리적 흡착에 의하여 접착력을 제공하므로, 공기 및 열에 매우 안정하여 보관이 용이하다. The bioadhesive composition according to the present invention bonds wet hydrogels or biological tissues by physical adsorption without chemical crosslinking. Because it provides adhesion by physical adsorption without chemical reaction, it is very stable to air and heat and is easy to store.

또한, 본 발명에 따른 생체접착용 조성물은 점도가 낮아 분사형태로 사용하는 것이 가능하며, 지혈 특성을 나타내면서 사용 후 생분해되어 없어지므로 이물 반응을 방지할 수 있어 안전하다.In addition, the bioadhesive composition according to the present invention has a low viscosity, so it is possible to use it in a spray form, and it is safe because it is biodegradable and disappears after use while exhibiting hemostatic properties, so that it is possible to prevent a foreign body reaction.

본 발명에 따른 생체접착용 조성물은 수분 함량이 많은 하이드로젤 또는 생체조직에서 화학적 가교제 첨가 없이도 우수한 접착력을 제공한다. The composition for bioadhesive according to the present invention provides excellent adhesion without adding a chemical crosslinking agent in a hydrogel or living tissue having a high water content.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 생체접착용 조성물을 사용하여 젤라틴 하이드로젤을 접합시킨 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 생체접착용 조성물을 사용하여 실험용 돼지 피부를 접합시킨 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 생체접착용 조성물을 사용하여 젤라틴 하이드로젤을 접합시킨 후 물에 담근 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 표면 산화 처리된 키토산 나노섬유의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 키틴 나노섬유의 표면 산화 처리를 위한 촉매 및 카르복시기 도입 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 키틴 또는 키토산 나노섬유의 표면 개질된 음이온성 작용기 적정 시 대표적인 전도성 그래프를 나타낸 것이다.
1 shows a photograph of bonding a gelatin hydrogel using the bioadhesive composition according to Example 1 of the present invention.
Figure 2 shows a photograph of bonding the experimental pig skin using the bioadhesive composition according to Example 1 of the present invention.
Figure 3 shows a photograph immersed in water after bonding the gelatin hydrogel using the bioadhesive composition according to Example 1 of the present invention.
Figure 4 shows the SEM image of the surface oxidation-treated chitosan nanofibers prepared according to Example 1 of the present invention.
5 shows a catalyst and a carboxyl group introduction process for surface oxidation treatment of chitin nanofibers.
6 shows a representative conductivity graph during titration of surface-modified anionic functional groups of chitin or chitosan nanofibers.

이하 본 발명에 따른 생체접착용 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the bioadhesive composition according to the present invention will be described in detail.

본 명세서에서 사용되는 용어는 따로 정의하지 않는 경우 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 내용으로 해석되어야 할 것이다. 본 명세서의 도면 및 실시예는 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 이해하고 실시하기 위한 것으로 도면 및 실시예에서 발명의 요지를 흐릴 수 있는 내용은 생략될 수 있으며, 본 발명이 도면 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.Unless otherwise defined, terms used in this specification should be interpreted as content commonly understood by those of ordinary skill in the art. The drawings and embodiments of the present specification are for those of ordinary skill in the art to easily understand and practice the present invention, and content that may obscure the gist of the present invention may be omitted from the drawings and embodiments, and the present invention is not limited to the drawings and embodiments is not limited to

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 가진다. 본 발명의 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. Also, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description of the present invention is for the purpose of effectively describing particular embodiments only and is not intended to limit the present invention.

이하에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 “포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. In the following, when it is said that any one component "includes" another component, it is not construed as being limited to only the component, unless otherwise stated, and it is understood that other components may be further included. should be

본 발명은 음이온 작용기로 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유, 및 용매를 포함하는 생체접착용 조성물을 제공한다.The present invention provides a bioadhesive composition comprising chitin or chitosan nanofibers modified with an anionic functional group, and a solvent.

음이온 작용기는 카르복실산, 인산, 황산 및 이의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 구체적으로 카르복실산 염의 예를 들면, 리튬 카르복실레이트, 소듐 카르복시레이트, 포타슘 카르복실레이트, 류비튬 카르복실레이트, 세슘 카르복실레이트, 프랑슘 카르복실레이트, 징크 카르복실레이트 또는 칼슘 카르복실레이트일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 황산염 형태로는 황산염 리튬, 황산염 소듐, 황산염 포타슘, 황산염 류비튬, 황산염 세슘, 황산염 프랑슘, 황산염 징크 인산염 또는 황산염 칼슘일 수 있으며, 인산염의 경우 인산염 리튬, 인산염 소듐, 인산염 포타슘, 인산염 류비튬, 인산염 세슘, 인산염 프랑슘, 인산염 징크 인산염 또는 인산염 칼슘일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.The anionic functional group may be any one or two or more selected from the group consisting of carboxylic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and salts thereof. Specifically, for example, a carboxylate salt, lithium carboxylate, sodium carboxylate, potassium carboxylate, rubitium carboxylate, cesium carboxylate, francium carboxylate, zinc carboxylate or calcium carboxylateyl However, it is not particularly limited thereto. In the form of sulphate, it may be lithium sulphate, sodium sulphate, potassium sulphate, leubitium sulphate, cesium sulphate, franc sulphate, zinc sulphate or calcium sulphate; in the case of phosphate, lithium phosphate, sodium phosphate, potassium phosphate, leubitium phosphate, phosphate It may be cesium, francium phosphate, zinc phosphate, or calcium phosphate, but is not particularly limited thereto.

상기 음이온 작용기는 수용액 형태에서 하이드로젤 표면이나 생체 조직의 양이온과 이온 결합을 통하여 생체 조직 또는 하이드로젤에 물리적 접착력을 부여할 수 있다. 음이온 작용기로서 바람직하게는 카르복실산 또는 이의 염일 수 있다. 카르복실기가 키틴 또는 키토산 나노섬유의 표면에 도입되어, 수용액에서 COO- 이온 형태로 생체 조직 또는 하이드로젤의 양이온과 이온 결합을 이루며, 생체 조직 또는 하이드로젤에 포함된 히드록시기 또는 아민기와 수소 결합을 형성함으로써 우수한 물리적 접착력을 제공할 수 있다.The anionic functional group may impart physical adhesion to a living tissue or hydrogel through an ionic bond with a cation on the hydrogel surface or a biological tissue in the form of an aqueous solution. The anionic functional group may preferably be a carboxylic acid or a salt thereof. A carboxyl group is introduced to the surface of chitin or chitosan nanofibers to form an ionic bond with a cation of a living tissue or hydrogel in the form of COO - ions in an aqueous solution, and by forming a hydrogen bond with a hydroxy group or an amine group included in the living tissue or hydrogel It can provide excellent physical adhesion.

이때, 음이온성 작용기는 키틴 또는 키토산 나노섬유 건조 중량 기준으로 0.1 내지 2 mmol/g으로 포함된 경우, 음이온 간의 척력에 의한 방해 작용이 없이 우수한 접착력을 발휘할 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 1.0 mmol/g 으로 포함된 것이 우수한 접착 특성을 나타내는 효과가 있어서 좋다.In this case, when the anionic functional group is included in an amount of 0.1 to 2 mmol/g based on the dry weight of chitin or chitosan nanofibers, excellent adhesion can be exhibited without interfering with the repulsive force between the anions. Preferably, the content of 0.5 to 1.0 mmol/g has the effect of exhibiting excellent adhesive properties.

본 발명에 있어서, 키틴 또는 키토산 나노섬유는 내부 및 표면 사이에 음이온성 작용기의 농도 구배가 형성된 것일 수 있다. 이는 키틴 또는 키토산 나노섬유의 표면이 개질 처리되어, 음이온성 작용기가 나노섬유의 표면에 도입된 것을 의미할 수 있다.In the present invention, chitin or chitosan nanofibers may have a concentration gradient of anionic functional groups formed between the inside and the surface. This may mean that the surface of the chitin or chitosan nanofiber is modified and an anionic functional group is introduced into the surface of the nanofiber.

이때 나노섬유의 직경은 2 내지 500 nm일 수 있다. 바람직하게는 직경은 3 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 5 내지 20 nm인 것이 좋다. 길이는 100 내지 800 nm일 수 있고, 바람직하게는 200 내지 500 nm인 것이 좋다. 이들의 평균 종횡비(aspect ratio)는 10 내지 100인 것, 바람직하게는 20 내지 50인 것이 표면적을 충분히 확보하면서도 분산이 용이하게 이루어지는 특성을 나타내어, 접착력 향상에 좋다. At this time, the diameter of the nanofiber may be 2 to 500 nm. Preferably, the diameter is 3 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. The length may be 100 to 800 nm, preferably 200 to 500 nm. Their average aspect ratio (aspect ratio) is 10 to 100, preferably 20 to 50, while sufficiently securing a surface area, it exhibits a property of being easily dispersed, which is good for improving adhesion.

본 발명에 있어서, 키틴 또는 키토산 나노섬유는 용매에 분산된 형태로 존재할 수 있다. 이때, 용매는 물, C1 내지 C4인 알코올 및 C1 내지 C10인 유기산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 구체적으로 물이 포함된 수용액으로서, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 아세톤, 아세트산, 숙신산 및 시트르산으로 이루어지는 군에서 어느 하나 이상을 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the present invention, chitin or chitosan nanofibers may exist in a dispersed form in a solvent. In this case, the solvent may be any one or two or more selected from water, C1 to C4 alcohol, and C1 to C10 organic acid. Specifically, as an aqueous solution containing water, for example, it may further include any one or more from the group consisting of methanol, ethanol, ethylene glycol, acetone, acetic acid, succinic acid, and citric acid, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 키틴 또는 키토산 나노섬유는 물이 포함된 수용액의 중량 기준으로 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 가장 바람직하게는 2 내지 10 중량%로 포함되는 것이 우수한 접착력을 나타낼 수 있다.In one embodiment of the present invention, chitin or chitosan nanofibers are included in an amount of 0.1 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 1 to 10% by weight based on the weight of the aqueous solution containing water. and, most preferably, it may exhibit excellent adhesion to be included in an amount of 2 to 10% by weight.

키틴 또는 키토산 나노섬유가 용매에 분산된 분산액의 pH는 7 미만이 우수한 접착력을 나타낼 수 있으며, 보다 좋게는 pH가 3 내지 5인 경우 접착력이 뛰어나다. 이러한 의미에서 상기 용매는 물과 C1 내지 C10인 유기산을 혼합한 것이 좋을 수 있다. 물과 유기산 혼합시 물은 전체 조성물 기준으로 10 내지 50 중량%인 것이 좋으나, 유기산의 산도를 고려하여 상기 중량에 제한받지 않는다.If the pH of the dispersion in which chitin or chitosan nanofibers are dispersed in a solvent is less than 7, excellent adhesion may be exhibited, and more preferably, when the pH is 3 to 5, the adhesion is excellent. In this sense, the solvent may be a mixture of water and an organic acid of C1 to C10. When mixing water and organic acid, the amount of water is preferably 10 to 50% by weight based on the total composition, but the weight is not limited in consideration of the acidity of the organic acid.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 생체접착용 조성물의 내열성은 하기 [식 1]을 만족하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heat resistance of the bioadhesive composition may satisfy the following [Formula 1].

[식 1][Equation 1]

Figure 112020026062293-pat00007
Figure 112020026062293-pat00007

본 발명은 물리적 흡착을 이용한 접착능을 발휘하는 조성물로서, 고온의 열처리에서도 화학적 변화가 거의 없어, 접착력의 변화가 없다. 상기 [식 1]에 따른 내열성 결과는 0.85 이상을 나타낼 수 있고, 바람직하게는 0.9, 보다 바람직하게는 0.95 이상일 수 있다. 높은 내열성으로 인하여 생체접착용으로 사용시는 물론, 보관시에도 변질되지 않아 우수한 접착력을 유지할 수 있다.The present invention is a composition that exhibits adhesion using physical adsorption, and there is almost no chemical change even in high-temperature heat treatment, and there is no change in adhesive force. The heat resistance result according to [Equation 1] may be 0.85 or more, preferably 0.9, and more preferably 0.95 or more. Due to its high heat resistance, it does not deteriorate when used for bioadhesive purposes as well as during storage, so it can maintain excellent adhesion.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 생체접착용 조성물의 내광성은 하기 [식In one embodiment of the present invention, the light resistance of the bioadhesive composition is

2]를 만족하는 것일 수 있다.2] may be satisfied.

[식 2][Equation 2]

Figure 112020026062293-pat00008
Figure 112020026062293-pat00008

본 발명에 따른 생체접착용 조성물은 UV광을 상기 [식 2]의 조건에 따라 조사한 경우 접착력의 변화는 거의 나타나지 않는다. 상기 [식 2]의 조건에 따른 내광성은 0.8 이상, 바람직하게는 0.85 이상, 보다 바람직하게는 0.9이상일 수 있다. 본 발명은 화학적 가교제가 첨가되지 않은 조성물로서, UV에 노출되더라도 화학반응이 쉽게 일어나지 않아 접착력의 변화가 거의 없으며, 우수한 접착력을 유지할 수 있다.In the bioadhesive composition according to the present invention, when UV light is irradiated according to the conditions of [Equation 2], there is hardly any change in adhesive strength. Light resistance according to the conditions of [Equation 2] may be 0.8 or more, preferably 0.85 or more, and more preferably 0.9 or more. The present invention is a composition to which a chemical crosslinking agent is not added. Even when exposed to UV, a chemical reaction does not easily occur, so there is little change in adhesive strength, and excellent adhesive strength can be maintained.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 생체접착용 조성물의 내수성은 하기 [식 3]을 만족하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the water resistance of the bioadhesive composition may satisfy the following [Formula 3].

[식 3][Equation 3]

Figure 112020026062293-pat00009
Figure 112020026062293-pat00009

생체 조직은 수분을 다량 함유하므로 침수 후의 접착력이 침수 전의 접착력과 비교하여 현저히 감소하는 경우 생체 접착 용도로 사용하기에 적합하지 않을 수 있다. 이러한 점에서 상기 식 3에 따라 측정된 내수성은 0.5 이상인 것이 좋고, 바람직하게는 0.65 이상, 보다 바람직하게는 0.7 이상인 것이 좋다.Since biological tissue contains a large amount of moisture, if the adhesive strength after immersion is significantly reduced compared to the adhesive strength before immersion, it may not be suitable for use as a biological adhesive. In this regard, the water resistance measured according to Equation 3 is preferably 0.5 or more, preferably 0.65 or more, and more preferably 0.7 or more.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 생체접착용 조성물의 회전식 유변물성을 측정하였을 때, 손실 탄젠트는 5 이상일 수 있다. 90 ℃에서 3시간 이상 가열 후, 10 rad/s frequency 및 0.5%의 변형률 조건에서 유변물성을 측정한 것으로서, 25 ℃에서의 손실 탄젠트를 의미하는 것이다. 이때, 손실 탄젠트는 저장 탄성률(G′)/손실 탄성률(G″)로 계산될 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the rotational rheological properties of the bioadhesive composition are measured, the loss tangent may be 5 or more. After heating at 90 °C for 3 hours or more, the rheological properties were measured under the conditions of 10 rad/s frequency and 0.5% strain, which means the loss tangent at 25 °C. In this case, the loss tangent may be calculated as storage modulus (G′)/loss modulus (G″).

이론적으로 손실 탄젠트 값은 1보다 작을 때 고체와 같이 경화되고, 1보다 클 때 액체와 같은 특성을 갖는다. 본 발명에 따른 생체접착용 조성물의 손실 탄젠트 값은 5 이상으로서, 액체의 특성을 가지며, 가열 후에도 손실 탄젠트 값의 변화는 거의 나타나지 않는다. 이로 인하여 가열 후에도 젤화되지 않아 액체 상태를 유지할 수 있고, 저점성으로서 분사 형태로 사용될 수 있다.Theoretically, when the loss tangent value is less than 1, it hardens like a solid, and when it is greater than 1, it has liquid-like properties. The loss tangent value of the bioadhesive composition according to the present invention is 5 or more, and has liquid properties, and the loss tangent value hardly changes even after heating. Due to this, it is not gelled even after heating, so that it can maintain a liquid state, and can be used in a spray form as a low viscosity.

본 발명은 키틴 또는 키토산을 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계; N-옥실계 화합물을 촉매로 사용하여 상기 키틴 또는 키토산의 히드록시기를 산화시키는 단계; 상기 산화된 키틴 또는 키토산을 초음파 처리하여 나노섬유를 생성하는 단계; 및 상기 나노섬유를 산 용매에 분산시켜 음이온화 하는 단계;를 포함하는 생체접착용 조성물 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of dispersing chitin or chitosan in a solvent to prepare a dispersion; oxidizing the hydroxyl group of chitin or chitosan using an N-oxyl-based compound as a catalyst; generating nanofibers by ultrasonically treating the oxidized chitin or chitosan; and dispersing the nanofibers in an acid solvent to anionize them; provides a method for producing a bioadhesive composition comprising a.

키틴 또는 키토산은 천연 고분자로서 응집된 나노섬유 형태를 가지고 있어, 초음파 처리를 통하여 응집된 표면이 균일하게 분산된 나노섬유 형태를 가질 수 있도록 top-down 방식에 의하여 키틴 또는 키토산 나노섬유를 제조할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에 공지된 전기방사 및 초음파 처리를 통한 Bottom-up 방식의 제조방법도 이용 가능하다.Chitin or chitosan is a natural polymer and has an agglomerated nanofiber form, so chitin or chitosan nanofibers can be manufactured by a top-down method so that the agglomerated surface has a uniformly dispersed nanofiber form through ultrasonic treatment there is. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and a bottom-up method of manufacturing known in the art through electrospinning and ultrasonication is also available.

본 발명의 일 구현예에 있어서, N-옥실계 화합물은 하기의 화학식 1 내지 화학식 3 중에서 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the N-oxyl compound may be a compound represented by any one of Chemical Formulas 1 to 3 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020026062293-pat00010
Figure 112020026062293-pat00010

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020026062293-pat00011
Figure 112020026062293-pat00011

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020026062293-pat00012
Figure 112020026062293-pat00012

상기 화학식 중, R11 내지 R15, R21 내지 R25 및 R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C4의 알킬기일 수 있다. 바람직하게는 R11 내지 R14, R21 내지 R24 및 R31 내지 R34는 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, R15, R25 및 R35는 수소일 수 있다. In the above formula, R 11 to R 15 , R 21 to R 25 , and R 31 to R 35 may each independently be hydrogen or a C1-C4 alkyl group. Preferably, R 11 to R 14 , R 21 to R 24 and R 31 to R 34 may each independently be any one selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group, and R 15 , R 25 and R 35 may be hydrogen.

보다 바람직하게는 N-옥실계 화합물은 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-옥시 라디칼(이하, TEMPO), (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxidanyl 또는 (2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl) 및 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-옥시 라디칼(이하, 4-하이드록시 TEMPO)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 발생시키는 화합물일 수 있다.More preferably, the N-oxyl compound is a 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidin-oxy radical (hereinafter, TEMPO), (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl) oxidanyl or (2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl) and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-oxy radicals (hereinafter referred to as 4-hydroxyl hydroxy TEMPO) may be a compound that generates any one or two or more selected from the group consisting of.

또한, 4-하이드록시 TEMPO의 히드록시기가 알콕시, 아세트아마이도기 또는 설폰산 에스테르기로 치환된 4-하이드록시 TEMPO 유도체를 표면 개질을 위한 촉매로 사용하는 경우, 균일하게 표면 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유를 얻을 수 있어 바람직하다. In addition, when using a 4-hydroxy TEMPO derivative in which the hydroxyl group of 4-hydroxy TEMPO is substituted with an alkoxy, acetamido group, or sulfonic acid ester group as a catalyst for surface modification, uniformly surface-modified chitin or chitosan nanofibers It is preferable to obtain

구체적으로 예를 들면, 상기 4-하이드록시 TEMPO 유도체는 TEMPO, 4-hydroxy-TEMPO, 4-amino-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, 및 4-acetamido-TEMPO로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.Specifically, for example, the 4-hydroxy TEMPO derivative is any one or two selected from the group consisting of TEMPO, 4-hydroxy-TEMPO, 4-amino-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, and 4-acetamido-TEMPO. may be more than

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 N-옥실계 화합물은 상기 키틴 또는 키토산 나노섬유의 건조중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%로 사용되는 것일 수 있다. 바람직하게는 0.2 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.2 중량%으로 포함되어 촉매활성이 우수하게 나타날 수 있다. In one embodiment of the present invention, the N-oxyl compound may be used in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the dry weight of the chitin or chitosan nanofibers. Preferably it is contained in an amount of 0.2 to 5% by weight, more preferably 0.8 to 1.2% by weight, so that catalytic activity can be excellent.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 생체접착용 조성물 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, the bioadhesive composition according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in more detail through Examples. However, the following examples are only a reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

실시예 1. 표면 산화 처리로 카르복시산이 도입된 키틴 나노섬유(T-chW)를 포함한 생체접착용 조성물 제조Example 1. Preparation of bioadhesive composition including chitin nanofiber (T-chW) introduced with carboxylic acid by surface oxidation treatment

1-1. 표면 산화 처리로 카르복시산이 도입된 키틴 나노섬유 제조1-1. Manufacture of chitin nanofibers introduced with carboxylic acid by surface oxidation treatment

2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-옥시 라디칼(TEMPO) 0.08 g 및 NaBr 0.5 g을 탈이온수(DIW) 500 mL에 용해시켰다. α-키틴 분말 5 g을 TEMPO 수용액 500 ㎖에 분산시키고, 키틴 함유 분산액에 NaClO 용액 37 g을 천천히 첨가하였다. 키틴 함유 분산액의 pH는 서서히 감소하였고, 0.5 M NaOH 수용액을 천천히 첨가하여 pH를 10으로 유지하였다. 분산액의 pH가 감소하지 않을 때 에탄올(EtOH) 10 ㎖을 첨가하여 반응을 종결시켰다. 분산액을 10,000 rpm에서 10 분 동안 원심 분리한 후, 상층액을 제거하고, 침전물을 DIW 500 ㎖에 재분산시켰다. 이러한 희석 과정을 3 회 반복하였다. 이후, 분산액은 pH가 7에 도달할 때까지 DIW로 투석되었다. 분산액의 농도는 DIW를 첨가하여 1 중량%로 조정되었다. 정제된 분산액을 프로브 초음파 프로세서로 10 분 동안 (750W, 진폭 50 %, 10 초 펄스 및 5 초 펄스 오프) 초음파 처리하여 카르복시산이 도입된 키틴 나노섬유를 제조하였다.0.08 g of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-oxy radical (TEMPO) and 0.5 g of NaBr were dissolved in 500 mL of deionized water (DIW). 5 g of α-chitin powder was dispersed in 500 ml of TEMPO aqueous solution, and 37 g of NaClO solution was slowly added to the chitin-containing dispersion. The pH of the chitin-containing dispersion was slowly decreased, and a 0.5 M aqueous NaOH solution was slowly added to maintain the pH at 10. When the pH of the dispersion did not decrease, 10 ml of ethanol (EtOH) was added to terminate the reaction. The dispersion was centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed, and the precipitate was redispersed in 500 ml of DIW. This dilution process was repeated 3 times. The dispersion was then dialyzed with DIW until the pH reached 7. The concentration of the dispersion was adjusted to 1% by weight by adding DIW. The purified dispersion was sonicated with a probe ultrasonic processor for 10 minutes (750W, amplitude 50%, 10 sec pulse and 5 sec pulse off) to prepare carboxylic acid-introduced chitin nanofibers.

1-2. 카르복시산이 도입된 키틴 나노섬유를 포함한 생체접착용 조성물 제조 1-2. Preparation of bioadhesive composition including chitin nanofibers introduced with carboxylic acid

상기 제조된 키틴 나노섬유의 수성 분산액 자체 또는 그 동결 건조된 형태를 4 ℃로 유지하였다. 이를 pH 4의 묽은 아세트산 수용액에 1,2,3 중량%가 되도록 분산시켜 생체접착용 조성물을 제조하였다. The aqueous dispersion of the prepared chitin nanofiber itself or its freeze-dried form was maintained at 4 °C. This was dispersed so as to be 1,2,3 wt% in a dilute aqueous acetic acid solution of pH 4 to prepare a bioadhesive composition.

비교예 1. 키토산 나노섬유(chW)를 포함하는 생체접착용 조성물 제조Comparative Example 1. Preparation of a bioadhesive composition comprising chitosan nanofibers (chW)

α- 키틴 분말 5 g을 3 M HCl 수용액 150 mL에 침지시키고, 현탁액을 질소 분위기에서 120 ℃에서 3 시간 동안 가열하였다. 현탁액을 10,000 rpm에서 10 분 동안 원심분리하였다. 그리고 상층액을 제거하고 침전물을 증류수 150 mL에 재분산시켰다. 이러한 산 희석 공정을 3 회 반복하였다. 이후 현탁액은 pH가 7에 도달할 때까지 증류수로 투석되었다. 정제된 현탁액을 750W 프로브 초음파 프로세서로 10 분 동안 (진폭 50 %, 10 초 펄스 및 5 초 펄스 오프) 초음파 처리하여 키토산 나노섬유를 제조하였다. 5 g of α-chitin powder was immersed in 150 mL of 3 M HCl aqueous solution, and the suspension was heated at 120° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The suspension was centrifuged at 10,000 rpm for 10 min. And the supernatant was removed and the precipitate was redispersed in 150 mL of distilled water. This acid dilution process was repeated 3 times. The suspension was then dialyzed with distilled water until a pH of 7 was reached. The purified suspension was sonicated with a 750W probe ultrasonic processor for 10 minutes (amplitude 50%, 10 sec pulse and 5 sec pulse off) to prepare chitosan nanofibers.

수성 키토산 나노섬유 현탁액 자체 또는 그 동결 건조된 형태를 4 ℃로 유지하고, 이를 pH 4 묽은 아세트산 수용액에 1, 2, 3 중량%가 되도록 분산시켜 생체접착용 조성물을 제조하였다.A bioadhesive composition was prepared by maintaining the aqueous chitosan nanofiber suspension itself or its freeze-dried form at 4 °C, and dispersing it in a pH 4 dilute aqueous acetic acid solution to 1, 2, 3 wt%.

비교예 2. 실리카 나노입자를 포함하는 생체접착용 조성물 제조Comparative Example 2. Preparation of bioadhesive composition containing silica nanoparticles

실리카 나노입자(CAS Number 7631-86-9, 시그마-알드리치)를 pH 4 묽은 아세트산 수용액에 1, 2, 3 중량%가 되도록 분산시켜 생체접착용 조성물을 제조하였다.비교예 3. 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC)을 포함하는 생체접착용 조성물 제조 A bioadhesive composition was prepared by dispersing silica nanoparticles (CAS Number 7631-86-9, Sigma-Aldrich) in a pH 4 dilute aqueous acetic acid solution to 1, 2, 3 wt%. Comparative Example 3. Preparation of a bioadhesive composition comprising cellulose nanocrystals (CNC)

셀룰로오스 나노크리스탈(CNC)(The University of Maine)을 pH 4 묽은 아세트산 수용액에 1,2,3 중량%가 되도록 분산시켜 생체접착용 조성물을 제조하였다. CNC의 직경은 20 nm이고 길이는 200 nm이다.Cellulose nanocrystals (CNC) (The University of Maine) were dispersed in a pH 4 dilute aqueous acetic acid solution to 1,2,3 wt% to prepare a bioadhesive composition. The diameter of the CNC is 20 nm and the length is 200 nm.

비교예 4. 피브린 글루 준비Comparative Example 4. Preparation of fibrin glue

피브린 글루(녹십자 사)를 pH 4 묽은 아세트산 수용액에 1,2,3 중량%가 되도록 분산시켜 생체접착용 조성물을 제조하였다.Fibrin glue (Green Cross) was dispersed in a pH 4 dilute aqueous acetic acid solution to 1,2,3 wt% to prepare a bioadhesive composition.

비교예 5. 키토산 도파민 접착제 준비Comparative Example 5. Chitosan Dopamine Adhesive Preparation

도파민을 EDC/NHS 시약(Thermoscientific 사)을 이용하여 키토산에 결합시켜 만들어진 소재를 동결 건조시킨 후 물에 다시 녹여 수용액 형태를 얻었다. 키토산-도파민 접착제의 경우 일반적으로는 NaIO4(sodium periodate)와 같은 경화제를 첨가함으로써 화학반응을 유도하여 접착능을 나타나게 되는데, 하기 실험예에서는 실시예와 동일한 조건을 적용하기 위하여 경화제를 사용하지 않았다. The material made by binding dopamine to chitosan using EDC/NHS reagent (Thermoscientific) was freeze-dried and then dissolved again in water to obtain an aqueous solution. In the case of chitosan-dopamine adhesive, in general, by adding a curing agent such as NaIO 4 (sodium periodate), a chemical reaction is induced to show adhesive ability. .

실험예 1. 접착력 평가Experimental Example 1. Adhesion evaluation

1-1. 젤라틴 하이드로젤 합성1-1. Gelatin hydrogel synthesis

돼지 피부로부터 추출된 12g의 건조 젤라틴 분말(시그마 알드리치)을 유리 바이알에서 20 ㎖의 증류수에 첨가하였다. 이어서, 추가 20 ㎖의 물을 첨가하여 젤라틴 분말을 침지시키고 바이알을 밀봉하여 젤라틴의 완전한 용해를 위해 50 ℃의 오븐에 넣어 24 시간 동안 유지하였다. 생성된 용액을 초음파 처리조에서 2 시간 동안 50 % 진폭으로 탈기시켜 포집된 기포를 제거하였다. 젤라틴 용액을 직경 150 ㎜ 페트리 접시에 붓고, 뚜껑을 덮어, 물 증발을 방지하였다. 겔화 공정시간의 단축을 위하여 이를 50 ℃에서 열판 상에 30분 간 두었다. 이후, 25 ℃로 냉각하여 겔화를 진행하였다. 생성된 하이드로젤은 2 ㎜ 두께로 균일하게 만들어졌다. 이후, 파라핀 필름으로 단단히 밀봉하고 사용 전에 냉장고에서 4 ℃로 유지하였다. 접착능 테스트를 위해 젤라틴 하이드로젤을 50 mm Х 10 mm Х 2 mm 치수의 직사각형 조각으로 절단하였다.12 g of dry gelatin powder (Sigma Aldrich) extracted from pig skin was added to 20 ml of distilled water in a glass vial. Then, an additional 20 ml of water was added to immerse the gelatin powder, and the vial was sealed and placed in an oven at 50° C. for complete dissolution of the gelatin and maintained for 24 hours. The resulting solution was degassed at 50% amplitude in a sonication bath for 2 hours to remove trapped air bubbles. The gelatin solution was poured into a 150 mm diameter Petri dish and covered with a lid to prevent water evaporation. To shorten the gelation process time, it was placed on a hot plate at 50° C. for 30 minutes. Thereafter, it was cooled to 25 °C to proceed with gelation. The resulting hydrogel was made uniformly with a thickness of 2 mm. Thereafter, it was tightly sealed with paraffin film and kept at 4° C. in a refrigerator before use. For the adhesion test, the gelatin hydrogel was cut into rectangular pieces with dimensions of 50 mm Х 10 mm Х 2 mm.

1-2. 수중 접착력 평가 시험1-2. Underwater adhesion evaluation test

실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따른 접착제 수용액을 준비하였다. 접착 기질은 23 wt%의 젤라틴 하이드로젤 및 실험용 돼지 피부를 이용하여, 길이(l) 50 mm, 너비(w) 10 mm, 두께(h) 2 mm 가 되도록 자르고, 자른 접착 기질 두 개를 겹쳐 그 사이에 30 ㎕의 접착제를 발랐다. 10분 경과 후, 인장강도 시험기(ASTM F2255-05)를 이용하여 접합된 두 시편을 당겨 겹쳐지는 면적이 10 mm Х 10 mm = 100 mm2가 되도록 하였고, 10 mm/min의 속도로 두 접착 기질을 당겼다. 접합된 하이드로젤 및 실험용 돼지 피부를 증류수에 3일 동안 담가 보관한 후, 3일 경과 후 이를 꺼내어 인장강도 시험기를 이용하여 접합된 두 시편을 당겨서 접착력을 다시 측정하였다. An aqueous adhesive solution according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 was prepared. For the adhesive substrate, 23 wt% of gelatin hydrogel and experimental pig skin were cut to be 50 mm in length (l), 10 mm in width (w), and 2 mm in thickness (h), and the two cut adhesive substrates were overlapped. 30 μl of adhesive was applied in between. After 10 minutes, the two bonded specimens were pulled using a tensile strength tester (ASTM F2255-05) so that the overlapping area was 10 mm Х 10 mm = 100 mm 2 , and the two adhesive substrates at a speed of 10 mm/min. pulled The bonded hydrogel and experimental pig skin were soaked in distilled water for 3 days and stored, and after 3 days had elapsed, they were taken out and the two bonded specimens were pulled using a tensile strength tester to measure the adhesive force again.

젤라틴 하이드로젤 및 실험용 돼지 피부에 사용된 접착제 수용액의 농도는 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같다. The concentrations of the aqueous adhesive solution used for the gelatin hydrogel and experimental pig skin are as shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 112020026062293-pat00013
Figure 112020026062293-pat00013

Figure 112020026062293-pat00014
Figure 112020026062293-pat00014

Figure 112020026062293-pat00015
Figure 112020026062293-pat00015

1-3. UV 조사 후 접착력 평가1-3. Adhesion evaluation after UV irradiation

UV경화기를 사용하여 385 ㎚ 파장, 1,000 (㎽/㎠) 강도의 UV로 1시간 이상 조사한 후, 상기 1-2과 동일한 방법으로 접착력을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.After irradiating for 1 hour or more with UV of 385 nm wavelength and 1,000 (mW/cm 2 ) intensity using a UV curing machine, adhesive strength was evaluated in the same manner as in 1-2, and is shown in Table 3 below.

Figure 112020026062293-pat00016
Figure 112020026062293-pat00016

비교예 1의 경우 UV 경화에 따른 접착능 상실의 정도는 크지 않지만, 실시예 1에 비하여 접착력이 낮고, 화학반응에 의해 접착능을 발휘하는 비교예 4 및 비교예 5의 경우는 UV 경화 후 접착능을 완전히 잃거나, 절반 이하로 감소하였음을 확인할 수 있었다. In the case of Comparative Example 1, the degree of loss of adhesive ability due to UV curing is not large, but compared to Example 1, the adhesive strength is low, and in Comparative Examples 4 and 5, which exhibit adhesive ability by chemical reaction, adhesion after UV curing It was confirmed that the performance was completely lost or reduced to less than half.

1-4. 대기중 1주일 보관 후 접착력 평가1-4. Adhesion evaluation after 1 week storage in the air

대기 중에 1주일 보관 후 1-2과 동일한 방법으로 접착력을 평가하여 하기 표 4에 나타내었다.After storage for one week in the air, adhesion was evaluated in the same manner as 1-2, and is shown in Table 4 below.

Figure 112020026062293-pat00017
Figure 112020026062293-pat00017

본 발명에 따른 실시예 1의 경우 대기 중에 1주일간 노출된 후에도, 접착력이 전혀 감소하지 않았으며, 비교예 1의 경우 접착력이 약간 감소하였고, 비교예 4 및 비교예 5는 접착력이 급격히 감소하였다. 비교예 4 및 비교예 5의 경우 화학 반응에 의하여 가교되어 접착능을 발휘하므로, 대기 중에 장기간 노출되면 변질되어 접착능이 현저히 감소할 것으로 예상된다.In the case of Example 1 according to the present invention, even after exposure to the air for one week, the adhesive force did not decrease at all, in the case of Comparative Example 1, the adhesive force was slightly decreased, and in Comparative Examples 4 and 5, the adhesive force was sharply decreased. In the case of Comparative Examples 4 and 5, since they are crosslinked by a chemical reaction to exhibit adhesive ability, they are expected to deteriorate when exposed to the atmosphere for a long period of time, thereby significantly reducing adhesiveness.

1-5. 90 ℃에서 3시간 가열 후 접착력 평가1-5. Adhesion evaluation after heating at 90 °C for 3 hours

대기 중 90 ℃에서 3시간 동안 가열한 후, 1-2과 동일한 방법으로 접착력을 평가하여 하기 표 5에 나타내었다. After heating at 90 °C in the air for 3 hours, the adhesive strength was evaluated in the same manner as in 1-2 and shown in Table 5 below.

Figure 112020026062293-pat00018
Figure 112020026062293-pat00018

본 발명에 따른 실시예 1은 가열 후에도 접착력의 변화가 크지 않으나, 비교예 1 는 이보다 접착력 감소가 크게 나타났으며, 화학 반응에 의하여 접착능을 발휘하는 비교예 4 및 비교예 5의 경우 접착력을 완전히 상실한 것을 확인할 수 있었다.In Example 1 according to the present invention, the change in adhesive strength was not large even after heating, but Comparative Example 1 showed a greater decrease in adhesive strength than this, and in Comparative Examples 4 and 5, which exhibit adhesive ability by chemical reaction, the adhesive strength was It was confirmed that it was completely lost.

1-6. pH에 따른 접착력 평가1-6. Adhesion evaluation according to pH

pH에 따른 접착력의 변화를 확인하기 위하여 하기 표 6과 같이 pH 4.0, pH 6.0, pH 7.0 및 pH 8.0일 때의 접착력을 평가하였다.In order to confirm the change in adhesive strength according to pH, the adhesive strength at pH 4.0, pH 6.0, pH 7.0 and pH 8.0 was evaluated as shown in Table 6 below.

Figure 112020026062293-pat00019
Figure 112020026062293-pat00019

pH 7.0 이하에서 실시예 1 및 비교예 1 모두 접착력이 비슷하게 유지되는 것을 통하여, pH 7.0 이하의 산성 조건에서 우수한 접착력이 발휘됨을 확인할 수 있었다.It was confirmed that excellent adhesion was exhibited in acidic conditions of pH 7.0 or less, through that both Example 1 and Comparative Example 1 maintained similar adhesion at pH 7.0 or less.

실험예 2. 지혈능 평가Experimental Example 2. Hemostasis evaluation

혈전 탄성 검사(thromboelastography; TEG) 지혈 분석기 시스템 5000 (Haemonetics, Braintree, MA, USA)을 사용하여 혈전 탄성 측정을 통해 지혈능을 평가하였다. 한국 동물 혈액 은행으로부터 CPDA 용액에서 정맥혈 채집으로 개 혈액(Cannie blood)을 공급받았고, 지혈능을 평가하기 위한 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따른 조성물을 PBS 완충액에 5 ㎛의 농도로 용해시켰다. TEG 전용컵(Haemonetics)을 TEG 기기에 넣은 후, 개 혈액 320㎕, 0.2 M CaCl2 용액 (Haemonetics) 20 ㎕, 및 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따른 접착제 조성물 20 ㎕를 TEG 전용컵에 넣었다. 모든 관심있는 파라미터가 종점에 도달할 때까지 샘플에서 비틀림 와이어와 핀을 회전시켜 측정하였다. 측정된 변수는 반응 시간(R), 응고 시간(K), 응고 현상의 동역학 각도(α) 및 최대 진폭(MA)이며, R이 짧을수록, K가 짧을수록, 각도 α이 클수록, MA가 클수록 지혈능이 우수한 것으로 분석할 수 있다. 하기 표 7은 비교예 3(셀룰로오스 나노크리스탈)의 값을 1로 하여 상대적인 수치로 나타낸 것이다.Thromboelastography (TEG) Hemostatic performance was evaluated by measuring thromboelastography using a hemostatic analyzer system 5000 (Haemonetics, Braintree, MA, USA). Cannie blood was supplied from the Korean Animal Blood Bank by venous blood collection in CPDA solution, and the compositions according to Examples 1 and Comparative Examples 1 to 5 were dissolved in PBS buffer at a concentration of 5 μm to evaluate the hemostatic ability. . After putting the TEG cup (Haemonetics) into the TEG device, 320 μl of dog blood, 20 μl of 0.2 M CaCl 2 solution (Haemonetics), and 20 μl of the adhesive composition according to Examples 1 and Comparative Examples 1 to 5 were added to the TEG exclusive cup. put All parameters of interest were measured by rotating the torsion wire and pin on the sample until the endpoint was reached. The variables measured are the reaction time (R), the clotting time (K), the kinetic angle (α) and the maximum amplitude (MA) of the coagulation phenomenon, the shorter R, the shorter the K, the larger the angle α, the larger the MA. It can be analyzed that the hemostatic ability is excellent. Table 7 below shows the value of Comparative Example 3 (cellulose nanocrystal) as a relative numerical value.

Figure 112020026062293-pat00020
Figure 112020026062293-pat00020

Figure 112020026062293-pat00021
Figure 112020026062293-pat00021

실시예 1은 동일 조건에서의 CNC보다 반응 시간 및 응고 시간이 15% 및 25% 짧고, 동역학 각도 및 최대 진폭이 15% 및 22% 크게 나타났다.Example 1 showed that the reaction time and solidification time were 15% and 25% shorter than that of CNC under the same conditions, and the dynamic angle and maximum amplitude were 15% and 22% larger.

실험예 3. 유변 물성 평가Experimental Example 3. Rheological properties evaluation

유변 물성 평가는 회전식 레오미터(MCR 501, Physica사)로 수행하였다. 25 mm 평행한 두 판 사이에 분산액의 1 ㎖ 분취량을 집어 넣고 갭을 1 mm로 하여 유변물성을 측정하였다. 프리컨시 10 rad / s, 변형률 0.5 % 및 25 ℃에서 손실 탄젠트 값을 측정하였다. 또한, 가열에 의한 안전성을 평가하기 위해서 90 ℃에서 3시간 동안 가열한 후 손실 탄젠트를 측정하였다.Rheological properties were evaluated with a rotary rheometer (MCR 501, Physica). A 1 ml aliquot of the dispersion was placed between two 25 mm parallel plates and the rheological properties were measured with a gap of 1 mm. Loss tangent values were measured at 10 rad/s preconception, 0.5% strain, and 25 °C. In addition, in order to evaluate safety by heating, the loss tangent was measured after heating at 90° C. for 3 hours.

이론적으로 손실 탄젠트 값은 1보다 작을 때 고체와 같이 경화되고, 1보다 클 때 액체와 같은 특성을 갖는 것을 의미할 수 있다. Theoretically, the loss tangent value may mean that when it is less than 1, it hardens like a solid, and when it is greater than 1, it has liquid-like properties.

실시예 1에 따른 표면 산화처리된 키토산 나노섬유를 포함한 생체접착용 조성물은 물리적 흡착에 의해 접착력을 발휘하므로, 가열 여부와 상관없이 1보다 큰 손실 탄젠트 값을 나타내었다. 이는 가열하더라도 젤화가 되지 않는 저점도 액체로서, 분무형태로 사용 가능함을 확인할 수 있다.Since the bioadhesive composition including the surface oxidation-treated chitosan nanofibers according to Example 1 exerts adhesive force by physical adsorption, it exhibited a loss tangent value greater than 1 regardless of whether heated or not. This is a low-viscosity liquid that does not gel even when heated, and it can be confirmed that it can be used in a spray form.

Figure 112020026062293-pat00022
Figure 112020026062293-pat00022

실험예 4. 음이온성 작용기 농도 측정Experimental Example 4. Measurement of anionic functional group concentration

키틴 또는 키토산 나노섬유의 표면에 음이온성 작용기를 적정하기 위해 건조 샘플 0.05 g을 증류수에 50 ㎖에 분산시키고, 수 방울의 0.5 M HCl 용액을 혼합물에 첨가하여 pH를 2.0으로 설정하였다. 본 실험예에서 적정에 사용된 음이온성 작용기는 카르복시기이다. pH-stat 적정 시스템 장비를 사용하여 음이온성 작용기를 산성 현탁액에 염기성 용액인 0.1 N NaOH을 0.1 ㎖/min 유속으로 떨어뜨리면서 pH 12까지 올라가는 동안 전도성을 측정하였다. 장비를 통해 전도성 변화를 모니터링하여 음이온성 작용기의 mol량을 구할 수 있었다. 도 6에 기재된 그래프와 같이, 전도성은 NaOH 수용액을 넣는 초기에는 감소하다 일정 기간 동안 정체되었고. 그 후 전도성은 다시 반응하여 증가하였다. 정체기 동안 소비된 NaOH의 몰수는 용액에 포함되어 있는 키틴 또는 키토산 나노섬유에 개질된 음이온성 작용기 몰수와 일치한다. To titrate anionic functional groups on the surface of chitin or chitosan nanofibers, 0.05 g of a dry sample was dispersed in 50 ml of distilled water, and a few drops of 0.5 M HCl solution were added to the mixture to set the pH to 2.0. The anionic functional group used for titration in this Experimental Example is a carboxy group. Conductivity was measured while raising the anionic functional group to pH 12 while dropping 0.1 N NaOH, a basic solution, into an acidic suspension at a flow rate of 0.1 ml/min using a pH-stat titration system equipment. The mol amount of the anionic functional group could be obtained by monitoring the conductivity change through the equipment. As shown in the graph shown in FIG. 6 , the conductivity decreased at the initial stage of adding aqueous NaOH solution, and then stopped for a certain period of time. After that, the conductivity increased by reacting again. The number of moles of NaOH consumed during the stationary phase corresponds to the number of moles of modified anionic functional groups in the chitin or chitosan nanofibers contained in the solution.

Figure 112020026062293-pat00023
Figure 112020026062293-pat00023

음이온성 작용기 농도는 표면 개질에 소요된 산화 시간에 비례하여 증가하였다. TEMPO 촉매를 사용하여, 산화 시간을 더 증가시키거나 감소시켜 상기 표 9에 기재된 농도의 카르복실기를 가지는 키틴 또는 키토산 나노섬유 접착제를 제조하였고, 비교예 6, 7 및 실시예 1 내지 5는 그러한 농도에 따른 접착력 평가 결과를 나타낸 것이다. 접착력 평가는 실험예 1에 기재된 것과 동일한 방법을 사용하여 실시되었다. The concentration of anionic functional groups increased in proportion to the oxidation time required for surface modification. Using a TEMPO catalyst, the oxidation time was further increased or decreased to prepare a chitin or chitosan nanofiber adhesive having a carboxyl group at the concentration shown in Table 9 above, Comparative Examples 6, 7 and Examples 1 to 5 at such concentrations Adhesion evaluation results are shown. Adhesion evaluation was performed using the same method as described in Experimental Example 1.

키틴 또는 키토산 나노섬유의 건조 중량 1 g에 대해 0.1 내지 2 mmol인 경우 표면 개질되지 않은 키틴 또는 키토산 나노섬유의 접착력과 대비하여 우수한 접착력을 나타내었고, 음이온성 작용기 농도가 0.5 내지 1 mmol일 때 훨씬 더 우수한 접착 특성을 보였다. 음이온성 작용기의 표면 개질 정도가 높을수록 대체적으로 접착력이 증가하지만, 음이온성 작용기가 2 mmol/g을 초과한 경우 접착력이 급격히 감소하는 현상이 나타났다. 이는 음이온 간의 척력에 의한 작용으로 보여진다. In the case of 0.1 to 2 mmol based on 1 g of dry weight of chitin or chitosan nanofibers, excellent adhesion was exhibited compared to that of non-surface-modified chitin or chitosan nanofibers, and when the anionic functional group concentration was 0.5 to 1 mmol, much It showed better adhesion properties. The higher the degree of surface modification of the anionic functional group, the greater the adhesive strength, but when the anionic functional group exceeded 2 mmol/g, the adhesive strength decreased sharply. This appears to be the action by the repulsive force between the anions.

Claims (13)

음이온성 작용기로 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유, 및 용매를 포함하는 생체접착용 조성물로서,
상기 나노섬유의 직경은 2 내지 500 nm이며,
상기 음이온성 작용기가 상기 나노섬유의 표면에 도입되어, 나노섬유의 내부 및 표면 사이에 음이온성 작용기의 농도 구배가 형성되며,
상기 음이온성 작용기가 생체 조직에 포함된 양이온과 이온 결합을 이루며, 생체 조직에 포함된 히드록시기 또는 아민기와 수소 결합을 형성함으로써 물리적 접착력을 제공하는 것을 특징으로 하는, 생체접착용 조성물.
As a bioadhesive composition comprising chitin or chitosan nanofibers modified with anionic functional groups, and a solvent,
The nanofiber has a diameter of 2 to 500 nm,
The anionic functional group is introduced to the surface of the nanofiber, a concentration gradient of the anionic functional group is formed between the inside and the surface of the nanofiber,
The anionic functional group forms an ionic bond with a cation contained in a living tissue, and forms a hydrogen bond with a hydroxy group or an amine group contained in the living tissue, characterized in that it provides physical adhesion, a bioadhesive composition.
제 1항에 있어서,
상기 음이온성 작용기는 카르복실산, 인산, 황산 및 이의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 생체접착용 조성물.
The method of claim 1,
The anionic functional group is any one or two or more selected from the group consisting of carboxylic acid, phosphoric acid, sulfuric acid and salts thereof.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 음이온성 작용기는 키틴 또는 키토산 건조 중량 기준으로 0.5 내지 1 mmol/g으로 포함된 것인 생체접착용 조성물.
The method of claim 1,
The anionic functional group will be contained in an amount of 0.5 to 1 mmol/g based on the dry weight of chitin or chitosan, the bioadhesive composition.
제 1항에 있어서,
상기 생체접착용 조성물의 내열성은 하기 [식 1]을 만족하는 것인 생체접착용 조성물.
[식 1]
Figure 112020026062293-pat00024
The method of claim 1,
The heat resistance of the bioadhesive composition satisfies the following [Formula 1].
[Equation 1]
Figure 112020026062293-pat00024
제 1항에 있어서,
상기 생체접착용 조성물의 내광성은 하기 [식 2]을 만족하는 것인 생체접착용 조성물.
[식 2]
Figure 112020026062293-pat00025
The method of claim 1,
The light resistance of the bioadhesive composition satisfies the following [Formula 2].
[Equation 2]
Figure 112020026062293-pat00025
제 1항에 있어서,
상기 생체접착용 조성물의 내수성은 하기 [식 3]을 만족하는 것인 생체접착용 조성물.
[식 3]
Figure 112020026062293-pat00026
The method of claim 1,
The water resistance of the bioadhesive composition satisfies the following [Formula 3].
[Equation 3]
Figure 112020026062293-pat00026
제 1항에 있어서,
상기 나노섬유는 용매에 분산된 형태로 존재하는 것인 생체접착용 조성물.
The method of claim 1,
The nanofiber is a bioadhesive composition that is present in a dispersed form in a solvent.
제 1항에 있어서,
상기 개질된 키틴 또는 키토산 나노섬유는 전체 조성물 기준으로 0.05 내지 30 중량%로 포함되는 생체접착용 조성물.
The method of claim 1,
The modified chitin or chitosan nanofibers are contained in an amount of 0.05 to 30% by weight based on the total composition for bioadhesive composition.
제 1항에 있어서,
상기 용매는 물, C1 내지 C4인 알코올 및 C1 내지 C10인 유기산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이며, 상기 조성물의 pH는 7 미만인 생체접착용 조성물.
The method of claim 1,
The solvent is any one or two or more selected from water, C1 to C4 alcohol and C1 to C10 organic acid, and the pH of the composition is less than 7 for a bioadhesive composition.
제 1항에 있어서,
상기 생체접착용 조성물의 손실 탄젠트는 90 ℃에서 3시간 이상 가열 후, 10 rad/s frequency 및 0.5%의 변형률 조건에서 회전식 유변물성을 측정한 것으로 25 ℃에서 5 이상인, 생체접착용 조성물.
The method of claim 1,
The loss tangent of the bioadhesive composition is 5 or more at 25 °C as measured for rotational rheological properties under conditions of 10 rad/s frequency and 0.5% strain after heating at 90 ° C. for 3 hours or more.
키틴 또는 키토산을 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계;
N-옥실계 화합물을 촉매로 사용하여 상기 키틴 또는 키토산의 히드록시기를 산화시키는 단계;
상기 산화된 키틴 또는 키토산을 초음파 처리하여 나노섬유를 생성하는 단계; 및
상기 나노섬유를 산 용매에 분산시켜 음이온화 하는 단계;를 포함하고,
상기 나노섬유의 직경은 2 내지 500 nm이며,
상기 나노섬유의 내부 및 표면 사이에 음이온 농도 구배가 형성되며,
상기 음이온이 생체 조직에 포함된 양이온과 이온 결합을 이루며, 생체 조직에 포함된 히드록시기 또는 아민기와 수소 결합을 형성함으로써 물리적 접착력을 제공하는 것을 특징으로 하는 생체접착용 조성물의 제조방법.
Dispersing chitin or chitosan in a solvent to prepare a dispersion;
oxidizing the hydroxyl group of chitin or chitosan using an N-oxyl-based compound as a catalyst;
generating nanofibers by ultrasonically treating the oxidized chitin or chitosan; and
Dispersing the nanofibers in an acid solvent to anionize them;
The nanofiber has a diameter of 2 to 500 nm,
An anion concentration gradient is formed between the inside and the surface of the nanofiber,
The anion forms an ionic bond with a cation contained in a living tissue, and forms a hydrogen bond with a hydroxy group or an amine group contained in the living tissue, thereby providing physical adhesion.
제 12항에 있어서,
상기 N-옥실계 화합물은 하기의 화학식 1 내지 화학식 3 중에서 어느 하나로 표시되는 화합물인 생체접착용 조성물의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112020026062293-pat00027

[화학식 2]
Figure 112020026062293-pat00028

[화학식 3]
Figure 112020026062293-pat00029

(상기 화학식 중, R11 내지 R15, R21 내지 R25 및 R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C4의 알킬기이다).
13. The method of claim 12,
The N-oxyl compound is a compound represented by any one of Chemical Formulas 1 to 3 below.
[Formula 1]
Figure 112020026062293-pat00027

[Formula 2]
Figure 112020026062293-pat00028

[Formula 3]
Figure 112020026062293-pat00029

(In the formula, R 11 to R 15 , R 21 to R 25 , and R 31 to R 35 are each independently hydrogen or a C1-C4 alkyl group).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003212903A (en) 2002-01-25 2003-07-30 Toppan Printing Co Ltd Manufacturing process for oxidized chitosan
JP2017210512A (en) 2016-05-24 2017-11-30 シャープ化学工業株式会社 Aqueous adhesive composition
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101112756B1 (en) * 2009-06-22 2012-03-13 중앙대학교 산학협력단 Photoreactive Chitosan Derivatives and Their Uses

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003212903A (en) 2002-01-25 2003-07-30 Toppan Printing Co Ltd Manufacturing process for oxidized chitosan
JP2017210512A (en) 2016-05-24 2017-11-30 シャープ化学工業株式会社 Aqueous adhesive composition
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