KR20000073912A

KR20000073912A - 키토산 섬유와 화학적으로 변형된 키토산 섬유 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20000073912A
Application number: KR1019990017502A
Authority: KR
Inventors: 김순기; 한기수; 손영순
Original assignee: 김순기; 한기수
Priority date: 1999-05-15
Filing date: 1999-05-15
Publication date: 2000-12-05
Also published as: KR100451112B1

Abstract

본 발명에 따르면, 키토산의 용액을 알칼리성 수용액에 직접 방사함으로써 얻어지는 100% 키토산으로 구성된 키토산 섬유가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 몇가지 모노알데히드를 이용하여 키토산 섬유의 화학적 변형을 가하여 생성된 N-알킬리덴 및 N-아릴리덴 키토산 섬유가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 키토산 용액을 알칼리 혼합물로 된 수용액에 직접 방사하는 것을 특징으로 하는 키토산 섬유의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따르는 키토산 섬유는 생체 내에서 생분해된다는 점과, 그 생분해물이 약리효과를 갖는다는 점에서 의료분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 본 발명에 따르는 키토산 섬유의 제조방법은 이황화탄소 등의 유독물질을 배출하지 않으면서, 우수한 기계적 특성을 가진 고순도의 키토산 섬유를 간단한 공정에 의해 제조할 수 있다.

Description

키토산 섬유와 화학적으로 변형된 키토산 섬유 및 그의 제조방법{Kitosan staple fibers, chemically modified kitosan fibers, and a process for preparation thereof}

본 발명은 키토산으로부터 제조한 생체친화성 재료로서의 섬유, 및 알데히드를 사용한 상기 섬유의 변형인 N-알킬리덴 키토산 섬유 및 N-아릴리덴 키토산 섬유에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 알칼리 수용액을 응고액으로 사용하는 상기 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 키토산 섬유는 생체 내에서 생분해된다는 점과, 그 생분해물이 약리효과를 갖는다는 점에서 의료분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있다.

생체의 기능이 손상되거나 길항을 일으킬 때에, 이를 수복하기 위한 치유에 사용되는 생체재료(biomaterial)의 역사는 오래 되었다. 견사, 나이론사 등의 봉합재료, 목면가제, 염화비닐을 주체로 한 카테이텔 등의 튜브류, 의치 등이 그 전형적인 예이다.

통상, 이러한 생체재료로서, 이미 타분야에서 산업적으로 이용되고 있는 것, 특히, 합성재료를 그대로 의료용품으로 가공한 것이 일반적이다. 범용 플라스틱인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 나이론, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테트라플루오라이드 및 스텐레스 합금 등이 카테이텔, 튜브류, 봉합사, 창상피복보호제, 인공혈관, 인공관절 등으로 널리 사용되고 있다. 이들 재료는 생체와 불활성이라는 것을 기본으로, 재료의 기계적인 강도, 유연성 등의 이점을 활용하고 있다.

근년들어, 이들 범용재료가 아닌, 처음부터 생체재료로 사용하기 위한 것이 개발되어 왔다. 그 예로서 합성흡수성 봉합사인 폴리글리콜산(상품명: 데키손), 인공신장막 폴리메틸메타아크릴레이트 등이 있다. 특히, 폴리글리콜산은 생체내에서 소실하기 때문에 수술실을 뽑아낼 필요가 없는 수술사로서 제품화되어, 그 유사품인 폴리글리콜산-폴리유산공중합체 봉합사(상품명: 바이크릴)와 함께 세계적으로 널리 사용되고 있다.

생체 흡수성인 재료는 재료의 표면이 생체 내에서 흡수되고, 즉, 표면이 갱신되고, 그 새로운 표면에 생체성분 또는 세포가 접촉하게 되어, 이들의 생체반응의 지속을 기대할 수 있다.

한편, 키틴, 키토산도 양호한 생체흡수성을 갖는다. 키틴은 갑각류, 곤충류의 조직 지지체로서 옛날부터 알려져 있고, 그 탈아세틸화물인 키토산도 고분자 응집제로서 잘 알려져 있다. 고분자로서의 키틴은 그 분자구조에서 섬유를 함유하여 강인한 물성의 성형체를 만들 수 있다는 것이 고찰되었으나, 아미노아세틸기에 의한 고분자체의 가로 확대에 의해 분자의 자유도가 적다는 점 및 강한 수소결합에 의해 통상의 용매에서 용해하기 어렵다는 점이 키틴 섬유의 개발을 어렵게 하는 요인이 되었다.

키틴, 키토산은 일반적인 용제에 난용성이기 때문에, 용액으로 제조하기가 어렵고, 따라서 습식법에 의해 얻을 수 있는 섬유, 필름 등의 성형체의 제조에 관하여는 이제까지 거의 개발된 것이 없다. 이와 같은 난용성 때문에 셀룰로오스의 광범위한 이용에 비해 키틴, 키토산의 공업적 응용이 늦어진 것이라고 말해도 좋다.

키틴을 수용액으로 만들기 위해 키틴을 직접 개미산, 황산 등의 강산에 용해하는 방법을 이용한 경우가 있었는데, 용해가 가능한 경우에도 키틴의 분자량이 극도로 저하하기 때문에 양질의 성형체를 얻을 수가 없고, 디클로로아세트산, 트리클로로아세트산과 할로겐화 탄화수소의 혼합용매, 디메틸아세트아미드 또는 N-메틸피롤리돈과 염화 리튬의 혼합물, 헥사플루오로이소프로필알콜과 헥사플루오로아세톤 등의 유기 용매를 사용한 경우에도 중합도가 저하되거나, 특수한 용해조건이 요구되거나, 비용이 지나치게 높은 등의 문제점이 있었다.

한편, 키토산은 산수용액에 용이하게 용해되므로, 그 용액에서 화이바, 필름 등의 성형체를 만드는 것이 상당히 용이하다. 즉, 키토산은 넓은 농도의 아세트산 수용액에 용해되며 중합도의 저하가 적은 편이다. 그러나, 키토산의 순도, 중합도, 탈아세틸화도 등이 성형 후의 물성에 관여하므로, 좋은 물성의 성형체를 얻기 위해서는 적절한 원료의 선택이 필요하다. 그러나, 이러한 수용액의 용해성은 역으로, 완성된 성형체가 물에 약하고, 수성 환경에서 쉽게 기계적 화학적 성질을 상실할 우려가 있다는 단점으로 작용하기도 한다.

생체재료로서 키틴을 처음으로 사용한 것은 미국 하버드 대학의 프루덴(Prudden) 등으로, 이들은 상어의 연골이 창상치유에 효과적이라는 것을 연구하다가, 연골의 글루코사민에 그러한 활성이 있다는 결과를 얻고, 그 중합체인 폴리-N-아세틸글루코사민인 키틴에도 그같은 성질이 있을 것을 예상하여 동물실험을 행한 결과, 키틴의 창상치유효과를 입증하였다. 이 연구에서는 랏트의 복부에 절개창을 만들고, 그의 유합장력을 측정하였으며, 그 창에 사용된 키틴 분말이 생체 내에 들어가면 생분해를 받는다는 사실을 기술하였다. 그러나, 프루덴 등은 생체흡수성 및 창상치유 효과를 갖는 재료로서 키틴, 키토산의 성형체를 만드는 것에는 이르지 못하였다.

또한, 종래 키틴, 키토산 섬유의 응고액은 대부분 기존의 비스코스 레이온사를 상업적으로 제조할 때 사용하는 황산과 이황화탄소 등의 유독물질을 이용하므로, 작업환경 오염과 공해의 원인이 되었다.

따라서, 이황화탄소 등의 유독물질을 배출하지 않으면서, 우수한 기계적 특성을 가진 고순도의 키토산 섬유를 간단한 공정에 의해 제조할 수 있는 방법이 여전히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명자는 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하여, 고순도의 키토산 섬유를 간단하고 비용이 적게 드는 공정에 의해 제조하는 것에 대한 연구노력을 거듭하여, 키토산을 알칼리 혼합물로 된 수용액에 직접 방사함으로써 키토산 섬유를 제조하는 방법이 상기 목적을 이룰 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명에 따르면, 키토산의 용액을 알칼리성 수용액에 직접 방사함으로써 얻어지는 100% 키토산으로 구성된 키토산 섬유가 제공된다.

또한, 본 발명은 몇가지 알데히드를 이용하여 키토산 섬유의 화학적 변형을 가하여 생성된 N-알킬리덴 및 N-아릴리덴 키토산 섬유를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 키토산 섬유 및 변형된 키토산 섬유를 제조하는 방법도 제공한다.

본 발명에 따른 키토산 섬유의 제조에 원료로 사용되는 키토산으로서 통상의 시판되는 키토산을 사용하여도 무방하나, 바람직하게는 순도 100%의 키토산을 사용하는 것이 좋은 결과를 나타내었다[예, (주)영덕키토산의 100% 키토산 제품]. 일본산 털게의 게껍질에서 유래된 키토산은 정제가 어려워 불순물을 상당량 함유하므로, 노즐을 통하여 방사하기 위한 섬유의 재료로서의 키토산은 한국산 홍게에서 유래되는 키틴의 유도체가 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면, 키토산을 아세트산 용액에 용해시켜 점성의 용액을 제조하고, 이를 메탄올 또는 아세트산으로 희석한 후, 알칼리 수용액을 포함하는 응고욕 내에 방사하고, 바람직하게는 수득된 섬유를 1.2 내지 1.4배 연신하여 적절한 길이로 절단한 다음, 섬유형 또는 솜같은 키토산 섬유를 만들기 위한 건조 방법으로 건조시킨다.

종래의 방법에서와 같이 키토산을 단지 산에만 용해하고, 응고액으로 단순히 수산화나트륨 만을 사용한 경우에는 제조된 섬유의 기계적 성질이 조악하였으나, 본 발명에서는 키토산을 산에 용해한 용액에 메탄올을 첨가함으로써 섬유의 기계적 성질을 개선하였다.

본 발명에 사용되는 응고액으로서 다양한 알칼리 수용액이 사용 가능하나, 그 중에서도 수산화 나트륨과 알칼리 금속염을 함유하는 수용액이 더욱 바람직하였고, 10% 수산화 나트륨과 30% 황산 나트륨을 함유하는 용액이 가장 바람직한 효과를 나타내었다.

응고욕의 온도는 30 - 40℃가 적당하다.

본 발명의 가장 바람직한 구현예에 따르면, 키토산을 2% 아세트산-메탄올 용액에 3% 이상의 농도로 용해시킨 키토산 용액을 방사액으로 하여, 10% NaOH - 30% 아세트산 나트륨이나 10% NaOH - 30% 황산 나트륨의 응고액 속으로 방사한 후, 2% NaOH - 에틸렌글리콜 용액 속에서 연신되고, 잡아늘이는 건조처리(건조처리 B에서 후술함)에 의해 건조된다.

본 발명의 키토산 섬유는 의료용, 수의용 및 식물상처 치유제로 사용될 수 있는 생체 기능적 물질로서, 항균성이 우월하고 산성염료에 대한 염착성이 크며, 땀냄새 방지, 대전방지 효과도 가져온다. 따라서, 상기 섬유는 섬유, 솜, 인공피부, 스폰지 등의 형태로 제조되어 각종 의료용 재료(가제, 붕대, 반창고, 탈지면) 및 위생재료(양말, 구두밑바닥, 운동화, 타올, 베게 카바, 생리대, 침구세트, 수술옷, 물티슈, 유아용 의류, 속옷 등)에 다양하게 응용될 수 있다. 또한, 면, 견, 마, 양모 등의 천연섬유나 재생섬유, 인조섬유, 화학섬유 등과 혼합 또는 혼방으로도 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 유해한 황 성분이 수반되지 않고, 따라서 공정에 의한 공해가 유발되지 않는다.

또한, 본 발명에 따르는 키토산 섬유는 생체 내에서 생분해되고, 생체친화성이 있어 세포 레벨로의 순응이 좋다는 점 외에도, 키토산 성분 자체가 손상 받았던 체내의 특수한 세포를 유발하고 상처의 회복을 촉진하며, 혈청 중 중분자량의 물질 투과성이 높고, 혈청 단백질 등 혈액 성분의 흡착능이 크며, 항원으로 작용할 가능성이 낮다는 장점을 갖는다.

따라서, 본 발명에 따르는 키토산 섬유가 외과 수술시의 흡수성 봉합사로 사용될 경우, 수술시의 취급이 쉽고, 결찰성이 좋으며, 수술 조작에 충분히 견딜 수 있을 정도의 강도를 가지지만, 조직의 장력의 증가와 함께 체내에 조기 흡수되고, 다른 이상 반응을 나타내지 않는다.

(실시예)

본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.

<재료>

게껍질로 만든 키토산은 (주)영덕키틴키토산 기업부설연구소에서 분리하여 사용하였다. [1000 cps (MW 24×10⁴) and []_D ²³-7°(c 0.5, aq. 2% acetic acid), Anal. 원소분석 계산치 [C₆H₁₁NO₄0.70H₂O]_n: C, 41.47; H, 7.14; N, 8.06. 실측치: C, 41.76; H, 7.00; N, 7.78] 나머지 3가지 키토산 시료는 (주)영덕키틴키토산사로부터 공급받아 사용하였다. [점도: 1.0 g/100ml 2% 아세트산 용액으로서 200-250 cps (MW ca. 14×10⁴), 420 cps (MW ca. 18×10⁴), 520 cps (MW ca. 19×10⁴). 분자량은 히로이(Hiroi) 등에 의해 보고된 점도-분자량 관계표(1981)를 기준으로 측정하였다.

<측정방법>

FT-IR 스펙트럼은 Jasco FTIR 5300 스펙트로미터로 측정하였고, 비회전(specific rotation)은 Jasco Dip-181 폴라리미터로 측정하였다. 건조 조건에 따른 섬유의 타이터(titer, dtex) 값은 Vibroscop Micro (Lenzing Technic Instrument Co., Ltd., Austria)로 분석하였다. 원소분석은 교토 대학의 마이크로 분석센타에서 행하였다. N-치환의 치환도(D.S.)는 원소분석 데이터를 기준으로 결정하였다. SEM(주사 전자현미경) 분석은 JSM-6301F (Jeol, Ltd., Tokyo) 주사 전자 현미경을 사용하여 수행하였다.

실시예 1

키토산(0.5 g)을 실온에서 하룻밤 동안 때때로 교반하면서 2% 아세트산 (5 ml)에 용해시켰다. 그 점조한 용액을 방사조건 A,C,E,G를 위해 메탄올(10 ml)로 희석하였다. (메탄올 희석은 점성을 감소시킨다.) 방사조건 B,D,F,H를 위해 2% 아세트산(10 ml)으로 희석하였다. 용액 속의 공기방울은 감압하에서 기계적 교반에 의해 제거하였고, 그 용액을 숙성하기 위해 실온에서 하룻밤 방치하였다. 각각의 순수한 키토산 용액(3% 농도)을 섬유 방사를 위한 도프로 사용하였다.

상기 도프를 소형의 비스코스형 방사기(구멍수 300, 구멍 직경 0.15 mm, Japan Nozzle Comany, Kobe)로 각각의 두 응고액을 포함하는 30-40℃의 응고욕조 안에 방사하였다. 그 섬유를 실온에서 2% NaOH-에틸렌글리콜 용액 중 1.2-1.4배 늘어나게 하고, 약 25 cm 길이로 잘랐다. 수득된 섬유를 10% NaOH-30% 아세트산 나트륨 용액에 하루 동안 방치하였고, 증류수로 수회 세척하였다. 그리고, 다음의 두 가지 건조방법에 따라 건조시켰다.

건조처리 A : 실온에서 100% 메탄올에 하룻밤 담가 둔 다음 기계적으로 압축하고, 솜같은 키토산 섬유로 하기 위해 송풍 건조하였다.

건조처리 B : 30% 메탄올과 50% 메탄올에 담가 하룻밤 방치하였다가, 투명한 키토산 섬유로 하기 위해 잡아당기면서 송풍 건조하였다.

결과적으로, 2% 아세트산-메탄올에 녹인 키토산 용액으로부터 제조된 키토산 섬유는 2% 아세트산 액으로 용해시킨 키토산 용액으로부터 제조한 섬유보다 조금 높은 강도와 조금 낮은 신장도를 가졌고, 키토산 섬유의 신장도와 강도은 응고액으로 10% NaOH - 30% Na₂SO₄와 10% NaOH - 50% 아세트산 나트륨의 사용에 의해 조금 영향을 받았으며, 2% NaOH - 에틸렌글리콜 용액에서의 늘임처리에 의해 강도와 신장도 모두 증가하였고, 초산액을 방사용액으로 사용하여 제조한 키토산 섬유는 방사용액으로서 2% 옥살산으로 녹인 용액(방사 조건 I)으로 제조한 키토산 섬유(1990년 히라노 등에 의해 보고된 키토산 옥살레이트 하이드로겔)와 기계적 성질이 본질적으로 유사하였다.

모든 건조 키토산 섬유는 흰색이고, 물과 알칼리 용액에 안정하나, 산성 용액에서는 불안정하다. 건조처리 A는 본 섬유 길이보다 약 1/3 이상 줄어든 솜 같은 키토산 섬유를 제공한다. 건조처리 B는 약간 수축하였지만 거의 본 섬유 길이를 유지하는 키토산 섬유를 제공한다. 건조처리 A에 의해 제조된 키토산 섬유는 강도(0.58 - 0.88 g/dtex)와 신장도(4.9 - 8.0)을 가졌고, 건조처리 B에 의해 제조된 키토산 섬유는 강도 (0.68 - 1.43 g/dtex)와 신장도(12.6 - 28.1%)를 가졌다 (표 1). 일반적으로, 건조처리 B에 의해 제조된 키토산 섬유가 건조처리 A에 의한 것보다 기계적 성질이 더 좋았다.

키토산 섬유의 강도는 키토산 분자량의 증가에 의해 조금 증가하였으나, 신장도는 거의 영향을 받지 않았다 (표 2).

(표 1) 방사조건 및 건조처리 B로 처리한 키토산 필라멘트의 기계적 성질

조건	용 매	연신
조건	방사	연신	응고	타이터(dtex)	강도(g/dtex)	신장도(%)
A	aq.2% AcOH-MeoH	aq. 10% NaOH-30% AcONa	no	10.0	1.27	13.0
B	aq.2% AcOH	aq. 10% NaOH-30% AcONa	no	14.9	0.68	12.6
C	aq.2% AcOH-MeOH	aq. 10% NaOH-30% AcONa	yes	4.16	1.43	17.3
D	aq.2% AcOH	aq. 10% NaOH-30% AcONa	yes	8.43	0.87	23.0
E	aq.2% AcOH-MeOH	aq. 10% MaOH-30% Na₂SO₄	no	8.98	0.73	13.6
F	aq.2% AcOH	aq. 10% MaOH-30% Na₂SO₄	no	8.84	0.98	21.4
G	aq.2% AcOH-MeOH	aq. 10% MaOH-30% Na₂SO₄	yes	7.07	1.38	16.5
H	aq.2% AcOH	aq. 10% MaOH-30% Na₂SO₄	yes	10.2	1.17	28.1
I	aq.2% 옥살산	aq. 10% NaOH-30% AcONa	no	6.21	0.85	15.1

(표 2) 키토산 분자량의 필라멘트 기계적 성질에 대한 영향

분자량(×10⁴)	키토산 필라멘트^a
분자량(×10⁴)	타이터 (dtex)	강도 (g/dtex)	신장도(%)
14	3.91	0.79	11.7
18	5.44	0.84	10.4
19	4.44	0.98	9.4
24	5.00	1.10	11.2

a: 방사시험 조건 A, 건조처리 B로 제조

상기 수득된 키토산 섬유를 주사전자 현미경으로 관찰한 결과, 건조처리 A로 건조된 키토산 섬유는 78-79μm의 직경을 가졌고, 건조처리 B로 건조된 키토산 섬유는 31-33μm의 직경을 가진 것으로 나타났다.

실시예 2

키토산 섬유를 방사조건 C, 건조처리 B로 제조하였다. 건조 섬유(0.3 g)을 메탄올(20 ml)에 분산시키고, 섬유표면에 있는 공기방울을 감압 하에서 교반에 의해 제거하였다. 각각의 분산액에 포름알데히드, 글리옥살, 프로피온알데히드, n-부티릴알데히드, 벤즈알데히드, 2-히드록시벤즈알데히드, 바닐린을 10 몰/GlcN 씩 첨가하였고, 그 혼합물을 몇분 동안 교반한 뒤 실온에서 하룻밤 방치하였다. 이렇게 처리된 섬유를 메탄올로 여러번 세척하고, 송풍 건조하여, 원소분석과 FT-IR 로 분석하였다. 수득된 N-변형된 키토산 섬유는 건조처리 A의 방법으로 건조하였다.

수득된 변형 키토산 섬유의 치환도는 쉬프 염기로 0.8-1.0이다. 섬유 1-4는 흰색, 섬유 5는 황색을 나타냈다. 변형 키토산 섬유의 FT-IR 스펙트럼은 용액상태에서 상응하는 알데히드와 반응한 키토산으로 조제한 것들과 일치하였다(Hirano, 1997). 이 자료들은 단지 섬유의 표면 뿐만이 아니라 섬유 내부의 아미노 그룹도 본 실시예의 조건 하에 변형되었음을 보여준다. 이들 변형된 섬유의 강도와 신장도는 일반적으로 변형되지 않은 키토산 섬유보다 낮게 나타난다 (표3).

분자내에 2개의 알데히드 기를 가지고 있는 글리옥살 또는 포름알데히드와의 반응에 의해서는 강도와 신장도 모두 현저히 저하되었다. 이는 섬유 속에서 키토산 사슬 사이에 포름알데히드의 -NH-CH₂-NH-와 글리옥살의 -N=CH-HC=N-의 새로운 가교결합 구조 형성에 기인하는 것으로 생각되며, 따라서 본래의 결정은 파괴되고, 결국 부서지기 쉬운 섬유로 변화되었을 것이다.

모노알데히드와 키토산의 반응에서는 이러한 현상은 관찰되지 않았다.

1) N-프로필리덴키토산 섬유 (1)

V_max ^KBr2889 (C-H), 1640 (C-N for the Schiff base), and - 1050 (C-O) cm^-1. Anal Calc. for [C₆H₉NO₄(C₃H₆)_1.000.84H₂LOl_n: C, 49.97; H, 7.72; N, 6.48, Found: C, 50.70; H, 7.83: N, 6.48.

2) N-n-부티리덴키토산 섬유 (2)

V_max ^KBr2890 (C-H), 1640 (C-N for the Schiff base), and - 1050 (C-O) cm^-1. Anal Calc. for [C₆H₉NO₄(C₄H₈)_0.97(H)_0.030.48H₂Ol_n: C, 53.41; H, 800: N, 6.31. Found: C, 53.37; H, 8.13: N, 6.22.

3) N-벤질리덴키토산 섬유 (3)

V_max ^KBr2889 (C-H), 1640 (C=N, 쉬프 염기), 750 및 700 (단일치환 페닐), 1050 (C-O) cm^-1, 원소분석 계산치 [C₆H₉NO₄(C₇H₆)_0.92(H₂)_0.080.81H₂O]_n; C, 58.19; H, 6.35; N, 5.46. 실측치: C, 58.37; H, 6.13; N, 5.42.

4) N-2-히드록시벤질리덴키토산 섬유 (4)

V_max ^KBr2889 (C-H), 1640 (C=N, 쉬프 염기), 755 (오르토-치환 페닐), 1050 (C-O) cm^-1, 원소분석 계산치 [C₆H₉NO₄(C₇H₆O)_0.81(H₂)_0.190.59H₂O]_n; C, 54.73; H, 6.03; N, 5.47. 실측치: C, 54.73; H, 6.03; N, 5.42.

5) N-(4'-히드록시-3'-메톡시벤질리덴)키토산 섬유 (5)

V_max ^KBr1640 (C=N, 쉬프 염기), 750 (인접-치환 페닐), 1050 (C-O) cm^-1, 원소분석 계산치 [C₆H₉NO₄(C₆H₈O₂)_0.79(H₂)_0.210.20H₂O]_n; C, 54.66; H, 5.97; N, 5.18. 실측치: C, 54.56; H, 6.10; N, 5.12.

(표 3)N-치환도 및 N-아릴리덴 및 N-알킬리덴키토산 필라멘트^a의 기계적 성질

필라멘트	N-치환도	타이터 (dtex)	강도 (g/dtex)	신장도 (%)
키토산	0	4.16	1.43	17.3
1	1.0	5.49	1.25	12.9
2	1.0	4.90	1.10	14.5
3	0.9	5.91	1.18	17.2
4	0.8	6.30	1.25	15.6
5	0.8	4.36	1.60	13.7

a: 건조처리 B로 처리

실험예 1 : 키토산 섬유의 봉합사로서의 성질

키토산 실의 봉합사로서의 성질은 컷트 GATT, 데키손사 등 종래의 흡수성 봉합사와 비교실험하였다. 직선 및 결절 강도는 건조 및 습윤 상태 모두에서 데키손 실, 키토산 실, 컷트 GATT의 순으로 강하였다. 실의 강도는 높을수록 좋다고 말하지만, 모든 봉합사의 강도가 직선시 USP 3-0호 이상이므로, 키토산 실이 실제적 임상의 요구에 충분히 부응함을 보여준다.

신장율의 경우, 통용되는 조직의 탄성에 가까운 것이 이상적이고, 이을 때 지나치게 늘어나거나 늘어나지 않으면 사용하기 힘들다. 키토산 실의 신장율은 건조상태에서 10-12%, 습윤 상태 하에서 17-20%, 견사는 18-30%, 데키손 실은 24-26%이다. 키틴은 건조상태에서의 신장율은 낮지만, 습윤 상태에서는 증가하기 때문에 사용상의 문제가 없다.

접합부의 창상 치유 과정을 봉합사의 흡수성 및 조직 등의 실험에서 검토한 경우, 치유가 불충분하고 물리적 항장력이 필요로 되는 7일째까지를 생각하면, 키토산 실은 데키손 실과 같이 컷트 GATT에 비해 7일째 까지는 충분한 항장력을 가지고 있고, 조직 반응도 컷트 GATT가 가장 강하고, 키틴 실과 데키손 실의 경우는 약하며, 양자 간의 차이는 인정되지 않는다.

실험예 2 : 키토산 섬유의 생체 친화적 성질

A. 생체 흡수성

1> 생체내 분해 경로 : 생체 내의 키토산의 대사 경로는 리소자임 등의 체내 효소에 의해 올리고 키틴으로 되고, β-N-아세틸글루코사미니다제 등에 의해 N-아세틸글루코사민으로 분해된 후 해당계를 경유하여 호기 중의 이산화탄소로 배출되는 경로와, 글리코 프로테인으로서 생체 내에서 재이용되는 경로의 두 가지가 고려된다. 따라서, 생체 내에서 봉합사로서 매몰되면, 그 항장력이 서서히 감소하여 최종적으로는 생체 내에 완전하게 흡수되는 것이 확인되고 있다.

2> 조직내 매몰 항장력 : 키토산 봉합사를 집토끼 등골 내에 매몰하고, 항장력을 기타 실과 비교하면 키토산 실은 데키손 실과 유사한 항장력의 감소를 보인다.

B. 소화액 중에서의 항장력

인공위액(pH 1.2) 중에서의 항장력의 경시변화는 키토산 섬유는 컷트 GATT 보다 내성이 좋지만, 데키손(30일째 54%)에 비해 약간의 항장력(30일째 35%)의 저하를 볼 수 있다. 사람의 담즙(pH 6.7) 중에서는 키토산 실은 30일째까지 항장력은 거의 약해지지 않고, 담즙에 대하여 강한 내성을 보여준다. 사람 췌액 (pH 8.2) 중에서 키토산 실은 실온에서 30일째까지 항장력은 저하하지 않고 높은 내성을 보였다.

C. 생체 매몰 후의 봉합사 주위의 조직학적 관찰

잡종성 개의 소장 접합부의 육안적 관찰로, 키토산 실의 경우 일부 용해하고, 주위에는 결합직의 증가와 상당한 수의 탐식 세포의 출현을 볼 수 있었다. 그러나, 키토산 실은 6개월 째에는 거의 용해되어 있었다.

D. 창상치유 촉진효과

체중 2-3 kg의 집토끼를 이용하여 넨부타일 마취 하에서 양측 등 피부를 약 10 cm에 걸쳐 전창 절개하였다. 이를 키틴 실, 데키손 실, 견사, 나일론 실 (USP 4-0호 상당)로 약 5 mm 간격으로 연속 봉합하였다. 키토산 실에 의한 봉합이 확실히 높은 인장 강도를 나타냈다.

이제까지 봉합사의 역할은 상처가 치유되기까지의 기간을 물리적으로 유지하면 좋은 정도로 생각해 왔으나, 상기 실험 결과에 의하면, 수술 후 2-3주의 기간에 여타 실에 비하여 본 발명의 키토산 실이 유의차를 가지고 증가된 인장 강도를 보여주고 있다. 수술 후 4주째에는 유의차가 거의 없어지나, 가장 봉합 부전의 문제가 생기기 쉬운 수술 후 초기에 인장 강도의 상승을 가져온 것은 임상적 의미가 크다.

E. 임상적 응용

일반 외과 영역을 대상으로 132 선례의 수술에 본 발명에 의한 키토산 실을 사용하였다. 봉합 부위는 피층천 48례, 피하 28례, 소화기 봉합 14례, 기타 42례 등이다. 결과는 양호하고, 수술후 조작 및 수술 후 관찰 시에 봉합사의 역할을 확실하게 다했다. 어떤 경우에도 키토산 실에 의해 유발된 국소적, 전신적 이상은 발견되지 않았다.

상술한 바와 같이 본 발명의 방법에 따르는 키토산 섬유는 생체 내에서 생분해된다는 점과, 그 생분해물이 약리효과를 갖는다는 점에서 의료분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 본 발명에 따르는 키토산 섬유의 제조방법은 이황화탄소 등의 유독물질을 배출하지 않으면서, 우수한 기계적 특성을 가진 고순도의 키토산 섬유를 간단한 공정에 의해 제조할 수 있다.

Claims

키토산 용액을 알칼리 혼합물로 된 수용액에 직접 방사하는 것에 의해 제조된 키토산 섬유.
제 1 항에 있어서, 키토산을 아세트산 용액에 용해시켜 점성의 용액을 제조하고, 이를 메탄올 또는 아세트산으로 희석한 후, 알칼리 수용액을 포함하는 응고욕 내에 방사하고, 수득된 섬유를 1.2 내지 1.4배 연신하여 적절한 길이로 절단한 다음, 섬유형 또는 솜같은 키토산 섬유를 만들기 위한 건조 방법으로 송풍건조시키는 것에 의해 제조된 키토산 섬유.
키토산 용액을 알칼리 혼합물로 된 수용액에 직접 방사하여 제조된 키토산 섬유를 모노알데히드로 처리하여 수득된 N-알킬리덴 및 N-아릴리덴 키토산 섬유.
키토산 섬유의 제조방법에 있어서, 키토산 용액을 알칼리 혼합물로 된 수용액에 직접 방사하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 키토산을 아세트산 용액에 용해시켜 점성의 용액을 제조하고, 이를 메탄올 또는 아세트산으로 희석한 후, 알칼리 수용액을 포함하는 응고욕 내에 방사하고, 수득된 섬유를 1.2 내지 1.4배 연신하여 적절한 길이로 절단한 다음, 섬유형 또는 솜같은 키토산 섬유를 만들기 위한 건조 방법으로 송풍건조시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 또는 5 항에 있어서, 상기 알칼리 수용액이 수산화 나트륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
키토산 용액을 알칼리 혼합물로 된 수용액에 직접 방사하여 제조된 키토산 섬유를 모노알데히드로 처리하여 N-알킬리덴 및 N-아릴리덴 키토산 섬유를 제조하는 방법.
제 7 항에 있어서, 키토산을 아세트산 용액에 용해시켜 점성의 용액을 제조하고, 이를 메탄올 또는 아세트산으로 희석한 후, 알칼리 수용액을 포함하는 응고욕 내에 방사하고, 수득된 섬유를 1.2 내지 1.4배 연신하여 적절한 길이로 절단한 다음, 섬유형 또는 솜같은 키토산 섬유를 만들기 위한 건조 방법으로 송풍건조시켜 제조한 키토산 섬유를 모노알데히드로 처리하여 N-알킬리덴 및 N-아릴리덴 키토산 섬유를 제조하는 방법.