KR19990017189A - 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡수성 봉합사의 제조에 있어서, 방사 단계에서 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 1 내지 15중량%의 키토산을 흡수성 고분자 칩과 혼합한 후 방사하는 것을 특징으로 하는 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 따라 제조되는 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사는 생분해성을 갖는 동시에 항균성, 봉합부위 접합 촉진 및 지혈작용이 우수한 봉합사로서, 수술용 봉합사 이외에 연조직 패치, 외과용 메시, 상처용 드레싱, 수술용 의복 등으로 사용할 수 있다.

Description

키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법

본 발명은 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡수성 봉합사에 키토산을 함유시키므로써 항균성, 봉합부위의 접합 촉진 및 지혈작용을 갖는 흡수성 봉합사의 제조방법에 관한 것이다.

키틴은 N-아세틸 글루코사민을 기본단위로 하여 이들이 β-(1-4)-글라이코시딕 결합의 형태로 중합되어 있는 고분자로서, 중합도는 대개 2,000 내지 3,000 정도이다.

키토산은 탈아세틸화된 키틴의 총칭으로, 게의 껍질 등과 같은 천연물질에서 천연 고분자 형태로 추출할 수 있으며, 미국 특허 제3,533,940호에는 키토산의 제조방법이 기재되어 있다.

키토산은 독성이 없고 생분해가 가능하여 생체친화성을 가지며, 세포 결합 및 생체조직 배양, 항균성, 지혈작용 등의 생체학적 특성이 있는 것으로 널리 알려져 있다.

키토산은 세균세포를 응착시킴으로써 생체의 상처치유 능력을 향상시켜 주는 것으로 알려져 있다. 생체의 상처치유 능력을 향상시켜 주는 키토산의 특성의 원인을 규명하기 위한 다양한 연구가 진행되었는데, 일반적인 가설은 키토산의 양이온이 세균의 음이온과 결합하여 세균세포를 응착시킴으로써 세균세포가 다른 생체 조직이나 생체 표면에 응착되는 것을 방지함으로써 생체의 상처치유 능력을 향상시킬 수 있다는 것이다. 키토산의 이러한 특성을 이용하기 위한 상처 치료용 드레싱 분야에서의 연구가 진행되고 있다.

또한, 기존의 연구에서는 키토산이 세포응착 능력이 우수하다고 보고되었다. 키토산의 이러한 특성은 키토산의 아민기가 양이온화되어 세포 접합 작용을 나타내기 때문인 것으로 알려졌는데, 이 특성을 이용하여 수술용 봉합사를 제조할 경우 봉합 부위의 접합 향상과 생체 조직 재생을 촉진시킬 수 있을 것으로 기대된다.

상기한 키토산의 세포응착 특성은 적혈구 세포에도 적용되는데, 특히 저농도의 키토산의 경우 혈액응고작용이 우수한 것으로 알려져 있다. 키토산의 양이온은 적혈구 세포 표면에 잔존하는 뉴라민산(neuraminic acid)의 음이온과 반응하여 혈액 응고에 의한 지혈작용을 나타낸다.

키토산의 특성 가운데 가장 잘 알려진 것은 항균성으로, 키토산의 항균성은 키토산의 양이온이 세균 세포의 음이온 벽내로 침투하여 세균 세포의 성질을 파괴하기 때문인 것으로 추측된다.

키토산을 액상이나 겔, 분말, 필름, 스펀지 등의 형태로 제조하여 상기한 바와 같은 키토산의 우수한 특성을 지혈제, 항균제, 약물전달매체, 상처치료용 드레싱, 콘텍트 렌즈, 화장품 등의 다양한 분야에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

수술용 봉합재료로 사용되는 봉합사는 원료물질에 따라 합성 봉합사와 천연 봉합사로 구분할 수 있고, 생체내 흡수 여부에 따라 상처부위에 봉합된 후 일정기간이 지나면 자연분해되어 없어지는 흡수성 봉합사와 봉합된 상처부위의 조직이 봉합된 뒤에도 분해되지 않아서 재수술을 통해 봉합사를 제거해야 하는 비흡수성 봉합사로 분류할 수 있다.

키토산을 수술용 봉합사에 적용시키는 방법으로는 코팅에 의한 방법과 중합 및 방사시 첨가하는 방법이 사용될 수 있다.

그러나, 키토산은 용해되는 용매가 거의 없고 아세트산과 같은 약산의 수용액에만 용해되므로, 가수분해가 잘 일어나는 흡수성 봉합사에 약산의 수용액에 용해된 상태의 키토산을 코팅할 경우 약산 수용액에 의해 흡수성 봉합사의 물성이 현저히 떨어질 우려가 있다. 따라서, 흡수성 봉합사에 키토산을 첨가하는 방법으로는 봉합사의 중합이나 방사시 첨가하는 방법이 바람직하다.

본 발명자들은 생분해성 등의 생체친화성을 가지는 키토산을 흡수성 봉합사에 적용시킴으로써 키토산에 의한 항균성, 지혈작용 및 봉합부위의 접합 촉진 등과 같은 특성을 갖는 동시에 생분해성 또한 만족하는 우수한 흡수성 봉합사를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명의 목적은 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 흡수성 봉합사의 제조과정 중 방사 단계에서 키토산을 첨가함으로써 항균성, 봉합부위 접합 촉진 및 지혈성의 특성을 갖는 흡수성 봉합사를 제조하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 흡수성 봉합사의 제조에 있어서, 방사 단계에서 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 1 내지 15중량%의 키토산을 흡수성 고분자 칩과 혼합한 후 방사하는 것을 특징으로 하는 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법인 것이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서는 적당한 용매가 없는 키토산을 흡수성 봉합사 방사시에 직접 첨가함으로써 흡수성 봉합사의 물성 저하없이 항균성, 지혈작용 및 봉합부위의 접합을 촉진시키는 흡수성 봉합사를 제조한다.

본 발명에 따르면, 흡수성 봉합사의 방사시 흡수성 고분자 칩과 안료 및 키토산을 적절한 비율로 혼합한 뒤 방사기의 호퍼(hopper)에 넣고 방사온도 등의 미리 결정된 방사 조건 하에서 방사한다. 이를 다단 연신을 통해 원하는 물성이 되도록 연신로울러의 속도 및 온도를 조절하면 본 발명에 따른 흡수성 고분자를 제조할 수 있다.

키토산은 고온에서도 용융이 일어나지 않기 때문에 방사시 흡수성 고분자 칩에 잘 분산되지 않고 키토산끼리 서로 응집되는 특성이 있다. 이러한 현상이 심할 경우 노즐이 막히거나, 방사시 사절이 자주 발생하고 실의 강력도 현저히 감소하는 등 작업성 및 물성이 악화될 수 있다.

키토산의 분산을 촉진시키기 위해서는 분산제를 이용하는 방법이 있으나, 이 방법은 인체에 사용되는 수술용 봉합사에는 적절하지 않다.

그러므로, 본 발명에서는 방사기 내의 압출기와 기어펌프 사이, 기어펌프와 노즐팩 사이에 스태틱 믹서(static mixer)를 각각 부착시켜서 용융된 흡수성 고분자에 키토산을 잘 분산되도록 하였다.

본 발명에 있어서, 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사는 굵기가 1 내지 5 데니어 정도의 모노필라멘트가 수십 가닥으로 이루어진 멀티필라멘트로 방사되어 공냉(空冷)한 뒤 다단연신하여 제조된다. 흡수성 봉합사의 형태는 멀티필라멘트 뿐만 아니라 모노필라멘트의 형태로도 제조할 수 있는데, 모노필라멘트의 경우 냉각방식을 수냉(水冷)한다는 점이 다를 뿐 방사와 동시에 다단연신하여 봉합사를 제조한다.

본 발명에 있어서 키토산의 분자량은 500,000 이상인 것이 바람직한데, 이는 혈액응고에 의한 키토산의 지혈작용이 분자량에 의존하기 때문이다. 특히, 저분자량의 키토산은 목적하는 혈액응고작용을 발휘할 수 없다. 또한, 탈아세틸화도(degree of deacetylation)가 40％ 이상인 키토산을 사용하는데, 키토산은 탈아세틸화도가 높을수록 키토산의 아민기의 함량이 높아져서 양이온화에 의한 항균성, 지혈작용 등의 효과가 증진될 수 있다.

본 발명에 있어서, 키토산의 함량은 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 15중량% 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서 방사시 첨가되는 키토산은 봉합사 조성물에 용융되지 않고 단순히 첨가된 형태이므로 중량비율이 너무 높을 경우 방사작업이 어려워진다. 또한, 키토산의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 목적하는 봉합사로서의 효과를 얻기 어렵다. 키토산의 함량은, 더욱 바람직하기로는 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 5 내지 10중량% 이다.

본 발명에 있어서 이용가능한 흡수성 고분자로는 글리콜라이드, 글리콜산, 락타이드, 젖산, 카프로락톤, 디옥사논, 트리메틸렌 카보네이트, 또는 디메틸 트리메틸렌 카보네이트 등으로 이루어진 군에서 선택된 단독 중합체, 이들의 공중합체, 혼합물 또는 브렌드 조성물을 들 수 있다. 또는, 콜라겐, 아미노산(젤라틴), 폴리사카라이드 등도 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

200℃, 전단속도 10rad/초에서 점도가 8,000poise인 폴리락타이드와 분자량 800,000이고 탈아세틸화도가 46%인 키토산을 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 9중량% 혼합하여 방사하였다. 방사구금은 36홀인 것을 사용하였고 방사온도는 200℃로 하였다. 냉각 로울러는 열을 가하지 않고 속도를 120m/분, 제1 로울러 속도를 128m/분 온도를 65℃, 제2 로울러 속도를 543m/분 온도를 90℃, 제3 로울러의 속도를 657m/분 온도를 145℃로 하여 방사·연신하였다. 연신사 40데니어/14필라멘트를 제조한 후에 브레이딩 하였다. 그 결과 직경이 230㎛이고 인장강력이 5.16g/d, 신도가 53%인 흡수성 봉합사를 제조하였다.

실시예 2

250℃, 10rad/초의 전단속도에서 용융점도가 7,000poise인 폴리글리콜산과 분자량이 600,000이고 탈아세틸화도가 85%인 키토산을 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 9중량% 혼합하여 방사하였다. 방사구금은 24홀인 것을 사용하였고 방사온도는 235℃이었다. 토출량 5.8g/분으로 다음과 같이 방사·연신하였다:제1 로울러 속도를 210m/분 온도를 60℃, 제2 로울러 속도를 960m/분 온도를 100℃, 제3 로울러 속도를 1155m/분 온도를 135℃로 하여 방사·연신하였다. 그 결과 섬도 45d, 강도 7.3g/d, 신도 21%인 연신사를 제조하였다.

8개의 연신사를 브레이딩기를 이용하여 시간당 20m의 속도로 브레이딩하였다. 그 결과 직경이 180㎛이고 강력이 1430g, 신도 28%인 USP 규격 4/0의 흡수성 봉합사를 제조하였다.

실시예 3

170℃, 전단속도 10rad/초에서 10,000piose인 폴리디옥사논과 분자량이 600,000이고 탈아세틸화도가 85%인 키토산을 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 8중량% 혼합하여 방사하였다. 방사구금은 직경이 0.58mm이며 직경과 길이의 비가 4인 방사구금을 사용하였고 방사온도는 175℃이었다. 냉각 로울러에 열을 가하지 않고 속도를 120m/분, 제1 로울러에 열을 가하지 않고 속도를 128m/분, 제2 로울러 속도를 583m/분 온도를 45℃, 제3 로울러 속도를 657m/분 온도를 80℃로 하여 방사·연신하였다.

그 결과 직경이 229㎛, 인장강력이 6.63g/d, 신도가 57%인 USP 규격 3/0의 모노필라멘트 형태의 흡수성 봉합사를 제조하였다.

실시예 4 항균성 시험

액체 배지에 포도상구균을 접종하고 균수가 10⁶개/㎖가 되도록 배양한 후, 여기에 실시예 1에서 제조한 봉합사를 첨가하였다. 상기 배지를 38℃에서 4시간 교반하여 균수를 측정한 결과, 완전멸균되었다.

실시예 5 지혈성 시험

2개의 시험관에 각각 사람의 혈액을 첨가한 후 헤파린으로 처리하여 하나는 그 상태로 유지하고 다른 하나는 실시예 3에서 제조한 봉합사를 투입하여 응혈 현상을 육안으로 관찰하였다.

그 결과, 봉합사를 넣지 않은 시험관에서는 변화가 없었으나, 키토산을 함유한 봉합사를 넣은 시험관에서는 응혈 현상이 관찰되었다.

본 발명의 방법에 따라 제조되는 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사는 생분해성을 갖는 동시에 항균성, 봉합부위 접합 촉진 및 지혈작용이 우수한 봉합사로서, 수술용 봉합사 이외에 연조직 패치, 외과용 메시, 상처용 드레싱, 수술용 의복 등으로 사용할 수 있다.

Claims (2)

1. 흡수성 봉합사의 제조에 있어서, 방사 단계에서 전체 봉합사 조성물의 중량에 대하여 1 내지 15중량%의 키토산을 흡수성 고분자 칩과 혼합한 후 방사하는 것을 특징으로 하는 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 키토산이 분자량이 500,000 이상이고, 탈아세틸화도가 40％ 이상인 것을 특징으로 하는 키토산을 함유하는 흡수성 봉합사의 제조방법.