KR20000057131A

KR20000057131A - 콜라겐재 및 그 제법

Info

Publication number: KR20000057131A
Application number: KR1019990704398A
Authority: KR
Inventors: 야스히꼬 시미즈
Original assignee: 야스히꼬 시미즈; 가부시끼가이샤 타픽
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 2000-09-15
Also published as: EP0943346A1; CN1550581A; CA2272905A1; EP1442756A3; TW501934B; DE69729314D1; CN1271256C; US20010016205A1; US6277397B1; DK0943346T3; ES2221044T3; EP0943346B1; WO1998022157A1; US6440167B2; DE69729314T2; ATE267619T1; CN1158108C; CN1237913A; JP4251665B2; KR100461475B1

Abstract

본 발명은, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재, 이 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료, 및 이것들의 제조 방법, 및 이 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료, 특히 그 의료용 재료로 이루어지는 의료용 대체막에 관한 것이다. 이러한 것들은, 합성 고분자 재료를 병용하지 않고 콜라겐을 원료로 하며, 콜라겐이 본래 갖는 생화학적 특성을 유지하면서도, 봉합 가능한 정도의 물성을 가지며, 또 의료용 대체막은, 뇌경막, 심막, 흉막, 복막, 또는 장막 등 생체막의 결손 부분을 보충하는 재료로서 사용할 수 있어, 윤리상의 문제도 없이 안정되게 공급되며, 감염의 우려도 없고, 세포의 변성을 일으키지 않으며 생체에 적용한 후의 분해 속도를 조절할 수 있고, 생체막에 대하여 재생 촉진 작용을 갖는다.

Description

콜라겐재 및 그 제법 {Collagen Material and Process for Producing the Same}

의료용 재료로서 사용되는 각종 소재 중, 동물 유래의 콜라겐은 생체 친화성 및 조직 적합성이 우수하고, 항원성이 낮으며, 숙주 세포의 분화, 증식을 촉진시키는 작용을 가지며, 지혈 작용을 가지며, 생체내에서 완전히 분해 흡수되므로, 의료용 재료의 소재로서 특히 우수한 특성을 가지고 있다. 동물 유래의 콜라겐은 현재 I 내지 XIX 형까지가 발견되어 있으며, 이 중 I 내지 V형 콜라겐이, 의료용 재료로서 유용한 방법으로 사용되고 있다. 그 중에서도 세포외 매트릭스로서 다양한 I형 콜라겐이 가장 많이 사용되고 있다. 이러한 콜라겐은 소, 돼지, 닭, 캥거루 등의 동물 피부, 뼈, 연골, 힘줄, 장기 등 각종 기관의 결합조직에서 산 가용화법, 알칼리 가용화법, 중성 가용화법, 효소 가용화법 등에 의해 추출 및 정제된 것이다. 종래 사용되고 있는 추출 콜라겐은, 분자 수준에서는 모노머 내지 올리고머 정도로까지 분해된 것이며, 분말형 또는 액상으로 보존된다. 이러한 추출 콜라겐은, 콜라겐 분자가 모노머 내지 올리고머 정도로 분해된 상태이기 때문에, 물, 체액 또는 혈액 등과 접촉하면, 매우 빨리 겔화되어 버린다. 이 때문에, 이러한 콜라겐을 의료용 재료로서 성형하여 사용할 때는, 가공시에 어느 정도의 강도를 갖게 하기 위해서 나일론, 실리콘 등의 합성 고분자 재료의 표면을 콜라겐으로 피복하여 사용하거나 또은 생체에 적용했을 경우에 어느 정도의 기간 동안 그 형상을 유지시키기 위하여 추출 콜라겐의 성형물을, 가교제에 의한 화학적 가교 처리 또는 방사선, 전자선, 자외선, 또는 열 등에 의한 물리적 가교 처리에 부쳐 사용하고 있다. 또한, 이러한 추출 콜라겐은 실 형상으로 가공되어, 의료용 실로서도 사용되는데, 그 방사에는 습식 방사법이 사용되고 있다.

그러나, 콜라겐을 합성 고분 재료와 조합한 재료의 경우, 합성 고분자 재료가 생체내에 이물질로서 잔존하여 육아(肉芽) 형성, 염증 등의 장해를 야기하기 쉬우며, 이와 같은 재료를 모든 세포나 장기에 적용할 수는 없다. 또, 콜라겐 재료에 가교 처리를 하여도 콜라겐 재료의 물성, 특히 인열 강도는 거의 상승하지 않기 때문에, 이것을 가공하여 봉합을 필요로 하는 의료용 재료로 하는 것은 불가능하였다. 또한, 글루탈알데히드 또는 에폭시 등의 가교제를 이용하면, 가교제 자체의 생체에 대한 독성이 문제가 될 뿐아니라, 콜라겐이 본래 갖는 생화학적 특성, 특히 세포증식에 대한 촉진 효과가 없어진다는 결점도 있다. 또한 물리적 가교 처리는, 가교율이 불안정하여 충분한 물성을 부여할 수가 없으며, 생체내에서의 흡수 속도를 제어할 수 있도록 가교 처리하기도 곤란하였다. 한편, 방사된 콜라겐도 충분한 강도를 갖지 않기 때문에 봉합사로서는 불충분하였다.

또 한편, 각종 질환 또는 외상 등 때문에, 뇌 또는 각종 장기의 외과 수술을 하고 수술 상처를 닫을 때, 절개한 뇌경막, 심막, 흉막, 복막 또는 장막 등을 재봉합하여 폐쇄할 필요가 있는데, 봉합 재료에 의한 단축분이 발생하거나 막이 부분적으로 절제(切除)되기 때문에 수술 상처를 완전히 폐쇄할 수 없어, 막에 결손부가 발생하는 수가 많다. 이러한 결손부를 그대로 방치하면, 막의 결손 부분에서 뇌, 심장, 폐, 창자 등의 장기가 이탈되어 중대한 장해를 일으키거나, 장기 또는 장기 주변에서 물이나 공기가 누출되어 수술 상처가 치유되지 않는다. 또한 장기가 주위 조직과의 유착을 일으키기 때문에 조직이 손상하여, 양호한 치료 효과가 얻어지지 않는다. 이 때문에 종래는, 이 결손 부분의 보충재로서 사용할 수 있는 의료용 대체막으로서, 사체에서 채취한 동결 건조 인간 뇌경막 또는 다공성의 연신 폴리테트라플루오로에틸렌 필름재(EPTFE)(조직용 고어텍스, 등록 상표), 폴리프로필렌 메쉬, 테프론 시트, 다크론 시트 등이 사용되고 있으며 젖산과 ε-카프로락톤과의 공중합체(50:50)가 현재 개발되고 있다. 또한 자신의 대퇴 근막 또는 자신의 심막, 피부, 근육 등을 이용하는 방법도 어쩔 수 없이 이루어지고 있다.

그러나, 인간 뇌경막의 사용에 대해서는, 보충한 인간 뇌경막과 뇌 실질 조직이 유착(癒着)을 발생시켜 수술 후에 전간(テンカン) 발작을 야기할 우려가 있다고 하는 난점이 있을뿐 아니라, 인간의 사체에서 채취한다는 윤리상의 문제나, 공급량이 매우 한정되어 있다는 문제가 있으며, 또한 최근에는 뇌경막을 이식받은 환자에게서 이식 뇌경막이 원인인 크로츠펠트 야콥병(Creutzfeldt-Jakob Disease(CJD))의 발생이 보고되어(腦神經外科, 21(2):167-170, 1993), 일본에서는 현재는 인간 뇌경막은 사용되고 있지 않다. 또한, EPTFE재 등은, 생체내에서 분해되지 않고, 이물로서 잔존하기 때문에 감염을 일으키기 쉽고, 생체 조직과 접촉하면, 조직 세포가 지방 변성을 일으켜 버리는 등, 수술 후 합병증을 일으키는 수가 많다고 알려져 있다. 젖산과 ε-카프로락톤과의 공중합체는 생체내 분해성이며, 생체에 적용한 후 서서히 분해하지만, 분해 흡수되기까지 거의 2년이라는 장기간을 요한다. 그 때문에, 역시 이물질로서 생체내에 한참 동안 잔존하여, 분해 과정에서 조직에 염증을 야기하여, 육아종을 형성하는 수가 있다. 이 공중합체는 모노머로서, (L)체의 젖산을 사용하고 있기 때문에, 공중합체속에서 젖산이 결정화되어 염증을 야기하는 수가 있다. 또한 EPTFE, 젖산과 ε-카프로락톤과의 공중합체 중 어디에도, 생체막의 재생을 촉진하는 작용은 없다. 또한 자신의 대퇴 근막등을 이용하는 방법은 환자, 의사의 양쪽에 있어서 큰 부담이다.

심막의 보충재로서는, 상기한 EPTFE, 폴리프로필렌 메쉬(마렉스), 인간 건조 뇌경막, 글루탈알데히드(GA) 처리 소 심막등이 종래 이용되어 왔는데, EPTFE와 인간 건조 뇌경막은 상술한 결점을 갖는다. 또한 폴리프로필렌 메쉬는, 심장과의 사이에 강한 유착을 일으킨다. GA 처리된 소 심막은, 생체내에서 흡수 분해되지 않고 잔존하기 때문에, 석회 침착에 의해 질이 저하되며, 소 심막에 대한 면역 반응에 의한 간질성 폐렴의 합병증이 관찰되었다.

또한 폐수술 후 수술 부분에서의 공기 누출을 감소시키기 위해서, 폴리글리콜산 부직포 또는 소 심막이 흉막 보충재로서, 또는 오토스쳐(オ-トス-チャ)용으로 사용되고 있는데, 폴리글리콜산은 강한 유착을 일으키며 불투명 하기 때문에 오토스쳐로서는 사용하기 어렵다. 또한 소 심막은 상술한 바와 같은 결점을 갖는다.

상기한 이유에서, 합성 고분자 재료를 병용히지 않고 콜라겐을 원료로 하여, 콜라겐이 본래 갖는 생화학적 특성을 유지하면서도, 봉합 가능한 정도의 물성을 가지며, 또한 생체에 적용한 후에도 어느 정도의 기간 동안 그 형상을 유지할 수 있는 콜라겐재, 그 제조 방법, 및 그것을 바탕으로 하는 의료용 재료, 예를 들면 말초 신경관, 인공 척수, 인공 식도, 인공 기관(氣管), 인공 혈관, 인공 밸브, 대체 뇌경막 등의 인공 의료용 대체막, 인공 인대, 인공 힘줄, 외과용 봉합실, 외과용 보충재, 외과용 보강재, 창상 보호재, 인공 피부, 또는 인공 각막등의 개발이 요망되고 있다. 그리고 각종 의료용 재료 중에서도 특히, 윤리상의 문제도 없이 안정되게 공급되며, 생체에 적용한 후에는, 수술 후의 수술 상처의 유착을 방지하고, 감염의 우려가 없으며, 조직의 변성을 일으키지 않고, 적용 후의 분해 속도를 제어할 수 있으며, 나아가 생체막, 특히 뇌경막, 심막, 흉막, 복막 또는 장막에 대하여 재생 촉진 작용이 있는, 의료용 대체막으로서 사용할 수 있는 재료의 개발도 임상 현장에서 강력히 요망되고 있다.

〈발명의 개시〉

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구한 결과, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재가 의료용 재료로서 특히 우수한 특성을 가짐과 동시에, 봉합 가능한 물성을 갖는다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 즉, 본 발명은 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재에 관한 것이다. 본 발명은 또, 콜라겐 용액층을 동결하고, 동결 건조하여 미세 섬유화 콜라겐층으로 만들고, 압축하여, 콜라겐 용액에 침지·바람 건조하는 공정을 반복하고, 이어서 가교 처리에 부치는 것을 특징으로 하는 상기 콜라겐재의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료, 및 콜라겐 용액을 습식 방사하여 콜라겐사를 얻고, 콜라겐사를 동결하고, 동결 건조하여, 콜라겐사를 압축하고, 콜라겐 용액에 침지·바람 건조하는 공정을 반복하고, 이어서 가교 처리에 부치는 것을 특징으로 하는, 상기 실 형상 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료, 이 의료용 재료로 이루어지는 의료용 대체막, 특히 그 한쪽면 또는 양면에 가교 처리된 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 갖는 의료용 대체막에 관한 것이다.

본 발명은, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재, 그 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료, 및 이들의 제조 방법 및 그 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료, 특히 그 의료용 재료로 이루어지는 의료용 대체막에 관한 것이다.

도 1은 본 발명 콜라겐재의 구조를 나타낸다.

도2 내지 도 5는 본 발명 콜라겐재의 각 섬유의 형상을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태 〉

도 1은 본 발명의 콜라겐재의 구조를 나타낸 것이다.

본 콜라겐재에서는 수개의 콜라겐 분자로 이루어지는 직경 약 5 nm의 초미세 섬유 (15)가 기본 단위가 되고, 직경 약 50 nm의 미세 섬유 (l4)를 형성하여, 이것이 이어서 직경 약 2 μm의 세섬유 (13a,13b)를 형성하고 있다. 이 세섬유 (13a,13b)가 도면에 도시되어 있는 바와 같이 경사와 위사로서 교대로 중첩되어 직경 약 6 μm의 섬유 (12)를 형성하고, 이어서 이것이 동축 방향으로 중첩되어 직경 약 20 내지 50 μm 의 판형 섬유 (11)를 형성한다. 그리고 이 판형섬유 (11)가 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체 (10)를 형성하고, 그 외측에 콜라겐 분자가 모노머 내지 올리고머의 상태로 분산되어 있는 비섬유화 콜라겐층 (20a) 및 (20b)가 존재하고, 또한 본 부직포상 다층체의 판형 섬유 사이에도 콜라겐 분자가 들어가 있다.

도 2는 본 발명의 콜라겐재 단면의 전자 현미경 사진이다.

도 3은 세섬유 (l3a)와 (13b)가 교대로 중복되어 형성된 섬유 (l2)을 나타낸다. 도 4는 초미세 섬유 (15)와, 이것이 기본이 되어 형성되는 미세 섬유 (14)를 나타낸다. 도 5는 초미세 섬유 (15)를 나타낸다.

본 발명의 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재의 원료로서 사용하는 콜라겐으로서는, 종래부터 사용되고 있는 각종 콜라겐, 바람직하게는 중성 가용화 콜라겐, 산 가용화 콜라겐, 알칼리 가용화 콜라겐, 또는 효소 가용화 콜라겐을 사용할 수가 있다. 이들 중 효소 가용화 콜라겐은, 불용성 콜라겐을, 효소(예를 들면 펩신, 트립신, 키모트립신, 파파인, 프로나아제 등) 처리한 것으로, 이러한 처리에 의해 콜라겐 분자 중의 항원성이 강한 테로펩티드 부분이 제거되어 항원성이 저감되므로 특히 바람직하다. 이들 콜라겐의 공급원은 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 소, 돼지, 토끼, 양, 캥거루, 새, 물고기 등의 동물 피부, 뼈, 연골, 힘줄, 장기 등으로부터 추출 및 정제에 의해서 얻어지는 I 형 콜라겐, 또는 I 형 및 III형의 혼합 콜라겐을 이용할 수 있다.

상술한 바와 같은 초미세 섬유 구조를 갖는 본 발명의 콜라겐재를, 종래 각종 의료용 재료로서 사용되어 온, 콜라겐 분자가 모노머 내지 올리고머 형태로 분산되어 있는 비정질 구조의 비섬유화 콜라겐만으로 이루어지는 재료와 비교하면, 전자는 콜라겐이 본래 갖는 생체에 대한 작용은 유지하면서도, 후자에 비하여 우수한 물성, 특히 우수한 인열 강도를 가질 뿐만아니라, 생체내에서의 흡수 속도도 충분히 연장되어 있다. 또한, 본 발명의 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료는, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재의 실 형상의 것이며, 본 발명의 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료는, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 각종 의료용 재료로 가공한 것이다. 의료용 재료의 형태로서는 막형, 원통형, 자루형, 덩어리형 등을 들 수 있다. 본 의료용 재료의 용도로서는, 특히 의료용 대체막을 들 수가 있으며, 또한 특히 한쪽면 또는 양면에 가교처리된 젤라틴겔 또는 히알루론산층을 갖는 의료용 대체막을 바람직하게 들 수가 있다. 이 경우의 그 두께는 바람직하게는 약 0.1 내지 5 mm이다.

본 발명의 의료용 대체막이 그 표면에 가지고 있을 수 있는 젤라틴겔층은, 젤라틴이 갖는 세포의 접착 및 증식을 방해하는 작용 때문에, 유착을 방지할 필요가 있는 부분에서, 주변의 생체 조직으로부터의 세포의 신전(伸展)을 방지하기 위한 유착 방지층으로서 작용한다. 또한, 히알루론산은, 콜라겐의 안정성을 향상시키는 효과를 가지며, 유착 방지능력도 갖는다. 본 발명의 의료용 대체막은, 생체에 적용 후, 약 3 내지 4주간, 젤라틴겔층 또는 히알루론산층이 분해 흡수되지 않고 잔존할 필요가 있기 때문에, 이 젤라틴겔층 또는 히알루론산층도 또한 가교 처리되어 있다.

본 발명의 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 제조하기 위해서는, 상기와 같은 추출 및 정제 후의 콜라겐의 약 1 N 염산 용액(pH 약 3)(콜라겐 농도는, 바람직하게는 약 0.5 내지 3 중량%, 특히 약 1 중량%)을 제조하여, 유입 등의 관용의 방법으로, 샤알레 등의 용기에, 액층이 임의의 균일한 두께가 되도록 콜라겐 염산 용액층을 형성한다. 콜라겐 염산 용액층의 두께는, 본 발명의 콜라겐재의 용도에 따라 결정되는데, 예를 들면 의료용 대체막인 뇌경막로서 사용하는 경우, 바람직하게는 약 1 내지 5 cm, 특히 약 1 내지 3 cm로 한다. 이것을, 바람직하게는 약 -l0 내지 -196 ℃, 특히 약 -20℃에서, 적어도 약 6시간, 바람직하게는 약 6 내지 48시간, 특히 약 24시간 동결한다. 동결함으로써, 염산 용액 중에 분산되어 있는 콜라겐 분자 사이에 미세한 얼음이 형성되어, 콜라겐 염산 용액이 층 분리를 일으키고, 콜라겐 분자가 재배열됨으로써 미세 섬유화된다. 동결 시간이 6시간 미만이면, 콜라겐 염산 용액이 충분히 동결하지 않기 때문에, 콜라겐 분자의 미세 섬유화가 불충분하여 충분한 물성이 얻어지지 않는다. 이어서 상기한 동결시킨 콜라겐 염산 용액을, 진공하에, 바람직하게는 약 -40 내지 -80℃, 특히 약 180℃에서, 바람직하게는 약 24 내지 48시간, 특히 약 48시간 동결 건조한다. 동결 건조함으로써, 콜라겐 분자 사이의 미세한 얼음이 기화됨과 동시에, 콜라겐 분자로 이루어지는 초미세 섬유가 기본 단위가 되어, 상술한 바와 같은 미세 섬유, 세섬유, 섬유, 판형 섬유가 구성되는 부직포상의 콜라겐층이 얻어진다.

이어서, 상기에서 얻어진 부직포상의 콜라겐층을, 프레스 장치를 이용하여 균일한 두께로 압축한다. 압축함으로써, 본 발명의 콜라겐재의 생체내에서의 잔존기간이 제어된다. 예를 들면 1 중량% 콜라겐 염산 용액을 이용했을 경우, 압축비가 30 내지 60의 범위에서, 예를 들면 200 kg/㎠의 압력으로 15초간 압축을 한다.

이어서, 압축 후의 콜라겐층을, 콜라겐 염산 용액에 침지하여, 바람 건조한다. 이 침지·바람 건조 공정을, 5 내지 20회 반복한다. 여기에서 이용하는 콜라겐 염산 용액은, 추출 및 정제 후의 콜라겐 약 O.5 내지 3 중량%, 특히 약 2 중량%을, 약 lN 염산으로 함유하는 콜라겐 분자가 모노머 내지 올리고머 형태로 분산되어 있는 비섬유화 콜라겐의 용액이고, 이 콜라겐 용액에 압축 후의 콜라겐층을 침지함으로써, 부직포상 콜라겐층의 판형 섬유 사이에, 콜라겐 용액 중에 분산되어 있는 콜라겐 분자가 들어가고, 이에 따라 앵커링 효과가 발휘되어, 강도가 부여됨과 동시에, 물에 대하는 안정성도 증가한다. 이 침지·바람 건조 공정 횟수는 5 내지 20회가 적당한데, 본 발명 콜라겐재의 용도에 따라, 이 범위에서 적절히 결정할 수가 있다. 이어서 침지·바람 건조 후의 콜라겐층을 가교처리에 부쳐, 본 발명의 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 얻는다. 가교 처리에 부침으로써, 본 발명의 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료를 생체에 적용한 후, 목적으로 하는 기간동안 잔존시키도록 조절한다. 가교도를 제어하기 쉽고, 가교제의 생체에 대한 영향이 문제가 되지 않는 가열 탈수 가교를 행하는 것이 바람직하다. 가열 탈수 가교를 위해서는, 상기에서 얻어진 침지· 바람 건조 후의 콜라겐층을 진공하에, 바람직하게는 약 l05 내지 150 ℃, 특히 약 l40에서, 바람직하게는 약 6 내지 48시간, 특히 약 24시간 가열한다. 약 105 ℃ 미만이면 충분한 가교 반응이 일어나지 않는다. 약 l50 ℃를 초과하면 콜라겐이 변성되어 버린다. 이어서 필요하다면 상기한 공정에서 얻어진 본 발명의 콜라겐재를, 에틸렌옥시드 가스 처리 또는 자외선 또는 γ선 조사등에 의해 멸균한다. 이상과 같이하여 제조된 본 발명의 콜라겐재는, 건조 상태에서 적어도 약 23 N, 특히 45 N 이상의 일점 지지 장력 및 적어도 약 170 N, 특히 230 N 이상의 내파단 장력, 습윤 상태에서 적어도 2 N, 특히 6 N 이상의 일점 지지 장력, 및 적어도 12 N, 특히 23 N 이상의 내파단 장력을 가져(비중 0.74 g/㎤의 콜라겐재이고, 두께 1 ㎜인 경우), 종래의 콜라겐재에 비해 우수한 강도를 갖기 때문에, 각종 의료용 재료로 가공할 수가 있고, 봉합도 가능하다. 또한 생체내에 적용되었을 경우에 약 3 내지 8주간 그 형상을 유지할 수 있다. 또한, 콜라겐이 본래 갖는 의료용 재료로서의 특성도 유지하고 있다.

본 발명의 콜라겐재는, 우수한 강도를 갖기 때문에, 수술용 봉합사로서도 사용할 수가 있다. 본 발명의 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료는, 이하와 같이 제조할 수가 있다. 추출 및 정제 후의 콜라겐의 약 1 N 염산 용액(pH 약 3)(콜라겐 농도는 바람직하게는 약 0.5 내지 3 중량%, 특히 약 1 중량%)을 제조하고, 이것을 공경이 바람직하게는 약 50 내지 300 ㎛, 특히 약 100 ㎛의 노즐에서 응고욕중으로 분출시킴으로써 습식 방사하고, 얻어진 콜라겐사를 상기와 동일한 조건으로 동결 및 동결 건조하여, 콜라겐사를 형성한다. 이어서, 본 콜라겐사를 상기와 동일한 조건으로 압축한다. 이어서 콜라겐 염산 용액(약 2 중량%, 약 l N 염산)에 침지·바람 건조한다. 이 공정을 5 내지 20회 반복한다. 이어서 이것을 상기와 같은 조건하에서 가교 처리에 부침으로써, 본 발명의 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료를 얻을 수가 있다.

상기와 같이 제조한 본 발명의 콜라겐재를, 그 한쪽면 또는 양면에 가교 처리된 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 갖는 의료용 대체막으로 가공하는 경우, 젤라틴겔층의 경우에는, 바람직하게는 약 2 내지 70 중량%, 특히 약 60 중량%의 젤라틴 수용액을 이용하여 젤라틴겔층을 형성하는데, 약 60 중량%의 젤라틴 수용액을 이용하는 경우, 습윤시에 바람직하게는 약 0.1 내지 5 mm, 특히 약 1 ㎜, 건조시에 바람직하게는 약 0.06 내지 3 ㎜, 특히 약 0.6 mm이 되도록, 젤라틴겔층을 형성한다. 젤라틴겔층은, 도포, 침지 등과 같은 방법으로 형성하여도 좋은데, 예를 들면, 샤알레 등의 용기에 젤라틴 수용액을 주입하여 필요한 두께가 되도록 하고, 그 위에 상기와 같이 하여 얻은 본 발명의 콜라겐재를 놓고 방치하여, 젤라틴을 겔화시킨다. 그 양면에 젤라틴겔층을 형성하는 경우는, 또 한쪽면에 대해서도, 같은 처치를 하여, 양면에 젤라틴겔층을 형성시킨다.

이어서, 이와 같이 하여 얻은 그 한쪽면 또는 양면에 젤라틴겔층을 형성시킨 콜라겐재를, 제2의 가교 처리에 부친다. 가교 처리를 함으로써, 젤라틴겔층의 분해 흡수 속도를 컨트롤한다. 가교 방법으로서는, 전술과 같은 이유에서, 가열 탈수 가교가 바람직하다. 젤라틴겔층을 생체에 적용한 후 약 3 내지 4주간 잔존시키기 위해서는, 상기한 젤라틴겔층을 형성시킨 콜라겐재를, 진공하에 바람직하게는 약 l05 내지 150 ℃, 특히 약 140 ℃에서, 바람직하게는 약 6 내지 48시간, 특히 약 24시간 가열 탈수 가교처리에 부친다. 약 l05 ℃ 미만이면 가교 반응이 충분히 일어나지 않고, 약 150 ℃를 초과하면 콜라겐이 변성되어 버린다.

이와 같이 하여 형성된 가교 처리된 젤라틴겔층은, 각 생체막이 재생될 때까지, 본 의료용 대체막의 콜라겐 부분이 주변 조직과 유착되는 것을 방지하는 역할을 하며, 막 결손부의 주변에서 생체막이 신장, 재생되어, 막 결손 부분을 막을때까지의 약 3 내지 4주간, 젤라틴겔층은 분해 흡수되지않고 잔존한다.

히알루론산층을 형성하는 경우는, 바람직하게는 약 0.5 내지 2.0 mg/㎖, 특히 약 1.0 mg/㎖의 히알루론산 나트륨 수용액을 사용하고, 상기와 같이 하여 얻은 본 발명의 콜라겐재의 한쪽면 또는 양면에, 도포 또는 침지등의 방법에 의해 히알루론산 나트륨 수용액층을 형성하고, 이 수용액층을 바람 건조함으로써 히알루론산층으로 만든다. 히알루론산 나트륨 수용액층은, 수복하여야 할 막의 결손 부분 주변에서 생체막이 신장 재생하여, 막의 결손 부분을 막을때 까지의 약 3 내지 4주간 히알루론산층이 분해 흡수 되지않고 잔존할 수 있도록, 습윤시에 바람직하게는 약 0.5 내지 4.0 mm, 특히 약 2 mm, 건조시에 바람직하게는 약 0.1 내지 2.0 mm, 특히 약 1.0 mm의 두께가 되도록 형성한다(약 l.O mg/㎖의 수용액의 경우). 콜라겐재의 표면에 히알루론산을 고정하여, 히알루론산층으로 만들기 위해서, 다시 제2의 가교 처리를 하는데, 히알루론산의 경우는, 수용성 카르보디이미드(WSC)로 가교 처리를 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 히알루론산 나트륨 수용액에 미리 WSC를 혼합해 두고, 히알루론산 나트륨와 함께 콜라겐재에 적용함으로써, 콜라겐의 카르복실기와 히알루론산의 아미노기를 가교시키는 것이 바람직하다. 히알루론산 나트륨 수용액에 함유시키는 WSC의 농도는, 바람직하게는 약 5 내지 20 mg/㎖, 특히 약 8 내지 15 mg/㎖로 한다. 이 히알루론산 나트륨 및 WSC을 함유하는 수용액을 제조하여, 충분히 교반하고, 두께가 바람직하게는 약 1 mm가 되도록, 콜라겐재의 양면 또는 한쪽면에 도포하고, 바람 건조하여, 히알루론산층을 형성한다.

상기와 같이 제조한 본 발명의 콜라겐재는, 종래의 추출 콜라겐재에 비하여, 우수한 물성, 특히 우수한 인열 강도를 갖기 때문에, 합성 고분자 재료등에 적층하지 않고 그것만으로 각종 의료용 재료로 가공할 수 있고, 봉합할 수도 있다. 또한, 본 발명의 콜라겐재는, 생체내에 적용했을 경우 금방 용해되지 않고 약 3 내지 8주간 그 형상을 유지할 수가 있다. 이러한 이유로부터, 본 발명의 콜라겐재는, 다시 용도에 따라 막형, 원통형, 자루형, 덩어리형 등의 형태로 가공함으로써, 각종 의료용 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들면 말초 신경관, 인공 척수, 인공 식도, 인공 기관, 인공 혈관, 인공 밸브, 대체 뇌경막 등의 인공 의료용 대체막, 인공 인대, 인공 힘줄, 외과용 봉합실, 외과용 보충재, 외과용 보강재, 창상 보호재, 인공 피부, 또는 인공 각막등으로서 사용하여, 상해를 받은 생체 조직이 회복, 재생하는 것을 촉진할 수 있다. 또는 압박 지혈재, 또는 세포 배양에서의 삼차원 배지로서도 사용할 수 있다.

또, 상기와 같이 하여 얻어진 본 발명의 의료용 재료로 이루어지는 의료용 대체막은, 각종 외과 수술 후의 막 결손 부분을 보충함으로써, 막 결손 부분에 있어서의 장기와 주변 조직과의 유착을 예방하기 위하여 사용할 수 있다. 본 발명의 의료용 대체막에 있어서는, 유착을 방지할 필요가 있는 주변 조직과 접하는 쪽으로 가교된 젤라틴겔층 또는 히알루론산층이 향하도록, 그 한쪽면 또는 양면에 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 형성한 본 발명의 의료용 대체막을 사용한다. 본 의료용 대체막을, 심막의 대체막으로서 사용하는 경우는, 양면에 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 형성한 대체막을, 또 흉막, 복막 또는 장막의 대체막으로서 사용하는 경우는, 한쪽면에 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 형성한 대체막을 젤라틴겔층 또는히알루론산층이 주변 조직과 접하는 쪽을 향하도록 사용한다. 뇌경막의 대체막으로서 사용하는 경우는, 양면 또는 한쪽면에 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 형성한 대체막 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 한쪽면에 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 형성한 대체막을 사용하는 경우는, 젤라틴겔층 또는 히알루론산층이, 뇌 실질 조직과 접하는 쪽을 향하도록 사용한다. 또한, 상기한 용도 외에, 혈관, 소화관, 기관(氣管), 뇨관, 방광, 점막, 치근막등의 봉합에, 보강재로서도 사용할 수가 있다.

상기와 같이 생체막의 결손 부분을 보충하는 재료로서의 본 발명의 의료용 대체막은 뇌경막, 심막, 흉막, 복막 또는 장막의 대체막으로서 사용할 수 있다. 본 대체막을 수술 상처에 적용하면, 수술 상처 주변에 잔존하고 있는 뇌경막, 심막, 흉막, 복막 또는 장막 등의 생체막이, 본 대체막과의 접촉 부분에서 본 대체막의 콜라겐 부분을 재생의 발판으로 삼아 신전하여 재생하는 한편, 생체 조직이 젤라틴겔층 또는 히알루론산층과 접하는 부분에서는, 세포의 침입·신전이 예방되기 때문에 유착이 방지되고, 최종적으로는 결손 부분이, 재생된 생체막에 의해 막히고, 본 대체막은, 생체에 의해 분해 흡수되어, 완전히 소실된다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 콜라겐재, 및 본 발명의 콜라겐재를 함유하는 의료용 재료, 특히 의료용 대체막은, 종래의 콜라겐재 및 그것을 포함하는 의료용 재료에 비하여, 우수한 인열 강도를 갖지만, 본 의료용 재료를, 예를 들면 인공 방광 등으로서 사용할 때는 더욱 강도가 필요해지는 경우가 있다. 이 때문에, 필요한 경우에는, 본 발명의 콜라겐재 및 본 발명의 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료는, 그 내부에 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어지는 시트형의 메쉬 모양 중간재를 가지고 있어도 좋다. 생체 분해 흡수성 재료로서는 폴리글리콜산, 폴리젖산, 글루콜산과 젖산의 공중합체, 폴리디옥사논, 글리콜산과 트리메틸렌카르보네이트의 공중합체, 또는 폴리글리콜산 폴리젖산의 혼합물을 들 수가 있다. 이러한 재료로 이루어지는 시트형의 메쉬 모양 중간재는, 예를 들면 약 50 내지 2,000 ㎛의 공경을 갖는, 예를 들면 메쉬 시트, 직포, 부직포, 펀치 구멍을 형성한 시트 등의 형태이며, 그 두께는, 예를 들면 약 l00 내지 2,000 ㎛인데, 메쉬 모양 중간재의 공경과 그 두께는, 용도에 따라 적절히 변경할 수 있다.

이러한, 그 내부에 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어지는 시트형의 메쉬 모양 중간재를 갖는 콜라겐재를 제조하기 위해서는, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 형성할 때에 콜라겐의 염산 용액에 상기와 같은 시트형의 메쉬 모양 중간재를 담근 채, 콜라겐 염산 용액층을 동결, 동결 건조 등의 이후의 공정에 부치면 좋다.

이하에 본 발명을 실시예에 의해 설명한다.

〈실시예1 〉

돈피 유래의 콜라겐을 이용하여, 1 중량% 콜라겐의 1 N 염산 용액을 제조하여 샤알레에 붓고, 각각 6, l2 및 l8 mm 두께의 콜라겐 용액층으로 하였다. 이것을, -20 ℃에서 24시간 동결하고, 이어서 -80에서 24시간 동결 건조했다. 이어서 프레스기를 이용하여, 200 kg/㎠의 압력으로 실온에서 15초간 열압축하여, 각각 약 0.2, 0.3 및 0.5 ㎜ 두께의 층으로 하였다. 상기한 동일한 콜라겐을 원료로 하는 2 중량% 콜라겐의 l N 염산 수용액을 제조하고, 상기에서 얻어진 압축한 콜라겐층을, 콜라겐 용액에 침지하고, 바람 건조하였다. 이 침지·바람 건조 공정을 5회 또는 10 회 반복하고, 이어서 진공하, 140 ℃에서 24시간 열가교 처리에 부쳐, 본 발명의 콜라겐재를 얻었다.

상기에서 제조한 본 발명의 콜라겐재에 대하여, 이하에 기재하는 방법으로, 그 일점 지지 장력과 내파단 장력을 건조 상태 및 습윤 상태에서 측정하였다.

크기 15×40 mm의 세그먼트형 시험편을 제작하였다. 이하의 방법으로 25 ℃, 습도 50 %의 항온 항습실 중에서 디지탈 푸쉬풀 게이지(AIKOH ENGINEERING 제품 CPU 게이지)를 이용하여 시험편의 장축 방향으로 ISO의 B속도(5 mm/min)로 균일하게 장력을 가하여, 막이 파단되기 까지의 최대 장력을 건조 상태 및 습윤 상태(37 ℃의 생리 식염수로 1분간의 수화을 행한 것, 또는 실온의 생리 식염수 중에서 24시간의 수화을 행한 것)의 양자에서 측정하였다.

1. 일점 지지 장력

시험편의 한쪽 끝의 중앙에서 5 mm 내측의 부위를 실(4-O 프롤린 또는 2 덱슨)로 봉합 고정하고, 다른 쪽 끝은 클립으로 균일하게 파지하여 장력을 가하였다.

2. 내파단 장력

시험편의 양끝을 클립으로 균일하게 파지하여 장력을 가하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

콜라겐의 염산 용액층의 두께(동결전)	압축율	건조 상태	습윤상태
콜라겐의 염산 용액층의 두께(동결전)	압축율	일점 지지 장력	내파단 장력	일점 지지 장력	내파단 장력
6 ㎜	0.03	6.3	51.4	0.74	4.89
12 ㎜	0.02	16.7	78.3	2.05	8.92
18 ㎜	0.03	27.8	110.2	4.93	9.47

	건조 상태	습윤상태
	일점 지지 장력	내파단 장력	일점 지지 장력	내파단 장력
침지, 바람 건조 5회	14.4	50.3	0.9	4.61
침지, 바람 건조 10회	27.8	110.2	4.93	9.47

(단위:N)

이상의 결과에 의해, 본 발명의 콜라겐재는, 봉합에 견디는 우수한 물성을 갖는다는 것이 확인되었다.

본 발명의 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재는, 콜라겐이 본래 갖는 생화학적 특성을 유지하면서도, 봉합 가능한 정도의 물성을 갖기 때문에, 각종 의료 재료로서 널리 사용할 수가 있다. 또한 본 발명의 의료용 대체막은, 윤리상의 문제도 없고 안정되어 공급되어, 생체막의 결손 부분을 보충하는 재료 또는 유착 방지재로서 수술 상처를 봉합할 수가 있다. 또한 봉합 후, 생체막이 재생되기 까지의 기간 동안 잔존하여, 유착 방지 효과를 나타내는 한편, 서서히 분해 흡수되기 때문에, 생체 조직에 장기간 잔존하여 염증 등을 야기하지 않고 안전하게 사용할 수 있다.

Claims

콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재.
제1항에 있어서, 콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체가, 콜라겐 판형

섬유로 형성되어 있는 콜라겐재.
제1 또는 2항에 있어서, 그 내부에 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어지는 시트형의 메쉬 모양 중간재를 갖는 콜라겐재.
제1항에 있어서, 콜라겐 용액층을 동결하고, 동결 건조하여 미세 섬유화 콜라겐층으로 만들고, 압축하여, 콜라겐 용액에 침지·바람 건조하는 공정을 반복하고, 이어서 가교 처리에 부치는 것을 특징으로 하는 콜라겐재의 제조 방법.
제4항에 있어서, 가교 처리가 가열 가교 처리인 방법.
콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 포함하는 실 형상 재료.
제6항에 있어서, 콜라겐 용액을 습식 방사하여 콜라겐사를 얻어, 콜라겐사를 동결하고, 동결 건조하여, 콜라겐사를 압축하고, 콜라겐 용액에 침지·바람 건조하는 공정을 반복하고, 이어서 가교 처리에 부치는 것을 특징으로 하는 실 형상 재료의 제조 방법.
콜라겐 초미세 섬유성 부직포상 다층체를 비섬유화 콜라겐층의 사이에 둔 적층체로 이루어지는 콜라겐재를 포함하는 의료용 재료.
제8항에 있어서, 그 내부에 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어지는 시트형의 메쉬 모양 중간재를 갖는 의료용 재료.
제8항 또는 9항에 기재된 의료용 재료로 이루어지는 의료용 대체막.
제10항에 있어서, 그 한쪽면 또는 양면에 가교 처리된 젤라틴겔층 또는 히알루론산층을 갖는 의료용 대체막.
제1항에 있어서, 건조 형태에서 적어도 23 N의 일점 지지 장력, 및 적어도 170 N의 내파단 장력, 습윤 상태에서 적어도 2 N의 일점 지지 장력, 및 적어도 12 N의 내파단 장력(두께1 mm의 경우)을 갖는 콜라겐재.