KR20040002694A - 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지 및 그 제조방법 - Google Patents

항균성 또는 항응혈성 고분자 수지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20040002694A
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Abstract

본 발명은 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지 및 그 제조방법, 및 이를 이용한 의료용구 또는 기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무용매 상태하에, 고분자 수지와 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 배합하는 단계를 포함하는 항균성 또는 항응혈성 의료용 고분자 수지의 제조방법에 관한 것이다. 상기 약리활성물질은 항균성 물질 또는 항응혈성 물질인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 인체에 안정한 항균성 또는 항응혈성 물질을 환경 친화적인 무용매 타입의 단순첨가방식으로 고분자 수지와 배합함으로써, 높은 온도의 성형 가공 후에도 우수한 항균성이 지속되며, 항균물질의 방출량을 최소화하여 항균지속성을 증가시키고, 체내 독성 문제를 해결할 수 있어 인체용 의료용구/기구 분야의 핵심소재에 널리 활용될 수 있다.

Description

항균성 또는 항응혈성 고분자 수지 및 그 제조방법{POLYMER RESIN FORMULATION HAVING ANTI-MICROBIAL OR ANTI-COGULABILITY AND PREPARATION METHOD THEREOF}
[산업상 이용 분야]
본 발명은 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 안정하며, 범용 의료용구/기구 제조용 소재와의 상용성이 우수하고, 제품의 표면에서 우수한 항균성 또는 항응혈성을 갖는 물질을 실리콘 소재 등의 다양한 의료용구/기구 제조용 소재에 무용매 형태로 단순첨가 방식으로 배합함으로써, 2차 세균 감염을 방지하고 인체에 삽입시 혈액의 응고를 억제할 수 있으며, 사출 및 압출 성형 가공 후에도 우수한 약리지속성을 유지하는 기능성 고분자 수지의 제조방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
기존의 항균, 방오 제품에 응용되고 있는 유기계 항균제는, 예들 들어 4급 암모늄염계, 클로로헥시딘계. 카벤다짐계, 치아졸계, 아졸계, 틴(Sn)계 등의 다양한 형태의 항균 물질이 보고된 바 있다. 그러나, 이들을 이용한 다양한 형태의 항균, 방오 제품은 독성에 의한 안정성의 미확보, 환경 호르몬 방출로 인한 생태계 파괴 등의 많은 문제점을 안고 있다. 또한, 고온 가공시 열분해로 인한 항균 효과의 감소 및 황변 현상으로 인한 제품의 품질 저하를 초래하는 문제가 있다. 특히 의료분야에 사용되는 고분자 수지, 예를 들어 인공 혈관, 인공 심장, 인공 뼈, 인공 피부 등에 사용되는 의료용 소재는 인체에 대한 안정성이 확보되어야 하며, 각종 병원성 세균으로부터 보호되어야 한다. 그러나, 기존의 각종 항균성 물질들은 이러한 욕구를 충족시키기에는 한계가 있다.
종래 의료용구/기구들의 세균감염억제를 위한 기술들은 여러 문헌에 개시되어 있다. 예를 들어, 미국특허 제6,342,250호에서는 고분자 표면에 약리활성 물질을 코팅하는 기술을 개시하고 있고, 미국특허 제5,019,096호에서는 고분자표면에 은(Ag)과 항균성 소재에서 선택된 약리활성 물질을 코팅하는 기술을 개시하고 있으며, 미국특허 제5,902,283호에서는 카테터 표면에 리팜핀, 페니실린, 사이프로삭신 등의 약리활성 물질을 코팅하는 기술을 개시하고 있다.
상기 언급한 종래의 기술들은 제품을 제조한 후 부가적인 공정으로 항균성 소재를 표면에 코팅하는 방식을 채택하여 약물 방출 방식(Drug Delivery system; DDS)으로 약물이 용출되어 표면 항균 효능을 발휘하고 있으나, 이는 후 처리 공정 작업성, 내구성 및 효과 지속성, 과량 용출된 물질들의 체내 잔류 등에 의한 독성 문제, 코팅처리를 하기 위한 유기 용제의 사용으로 휘발성 물질들(V.O.C)이 발생하는 등의 단점이 있다. 또한, 의료용구/기구가 체내에 삽입시 혈액과 반응하여 혈액 응고가 발생하게 되는데, 먼저 혈액 내의 혈장단백질, 예를 들면 피브리노젠,알부민 감마글로불린 등이 의료용구/기구에 흡착된다. 이와 같이 단백질 중 혈전의 형성을 유발하는 피브리노젠 등과 같은 단백질의 흡착이 발생한 후에는 혈소판의 점착이 일어나고, 이들이 활성화되어 보다 많은 혈소판의 점착 및 응집이 일어나 혈전을 형성한다. 이와 동시에, 혈액응고 인자들의 활성화를 시작으로 혈액 응고계가 작용하여 최종적으로 트롬빈이 피브리노젠을 피브린으로 활성화하여 피브린 응괴를 형성함으로써 혈액응고가 발생한다.
이와 같은 혈액응고 문제점을 해결하기 위해, 인체에 삽입되는 의료용구 및 의료기구(예 : 카테터, 스텐트, 인공뼈, 인공관절 등)의 혈액 응고 방지를 위한 기술이 연구되고 있다. 예를 들면, 혈소판의 점착을 억제하여 혈전의 형성을 방지하는 방법으로는 알부민을 이용하는 방법이 알려져 있다(MA Packham, G Evans, MF Glynn, and JF Mustard, The effects of plasma proteins on the interaction of platelet with glass surf-aces, J. Lab. Clin, Med., 73 : 686-97,1969 ; GH Ryu. Dk Han, YH Kim, and BG Min, Albumin immobilized polyurethane and its blood compatibilitym, Trans. Am. Soc. Artif. Int. Organs, 38 : 644-648, 1992). 또한 응고인자의 불활성에 의한 혈전형성억제 방법으로는 항응고제인 헤파린을 생체재료에 결합시키는 방법이 유럽특허 제0 294 905 A1호에 기술되어 있으며, 헤파린과 폴리에틸렌옥사이드를 함께 처리하는 기술이 유럽특허 제0081 853 A1호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법들 역시 외부 표면에 항응혈제를 코팅시키는 방법으로 상기 세균감염 억제 기술에서 언급한 단점들을 극복하지는 못하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여, 고분자 수지와 인체에 안정성이 확보된 적어도 1 종 이상의 항균성 또는 항응혈성 물질을 용매를 전혀 사용하지 않고 무용매 형태로 배합함으로써, 제조가 용이하며 내구성 및 상용성이 우수한 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 고분자와의 배합 상용성이 우수하고, 성형 가공 후에도 열분해 없이 우수한 항균력 또는 항응혈성을 나타내어 의료용 고분자 수지, 천연고무, 석유화학 제품 등에 광범위하게 활용할 수 있는 상기 방법으로 제조된 고분자 수지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 약리활성물질의 방출량을 적정수준 유지시켜 용출에 따른 독성 문제를 해결하고, 약리효과 지속성을 증가시키고 환경 호르몬이 존재하지 않는 의료용구/기구 제품 등에 광범위하게 활용할 수 있는 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무용매 상태하에서 고분자 수지와 약리활성물질을 배합하고 상기 혼합물을 성형하는 단계를 포함하는 항균성 또는 항응혈성 의료용구의 제조방법을 제공하며, 더 나아가 마스터 뱃지(M/B) 또는 컴파운드, 식품포장필름, 식품용기, 정수기, 식수탱크, 정수기, 세탁조, 냉장고등 생활용품 및 산업용품의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 의료용 고분자 수지를 이용하여 제조된 의료용구/기구를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무용매 상태하에, 고분자 수지와 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 배합하는 단계를 포함하는 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기재방법으로 제조되는 수용액에서의 약리활성 물질의 방출농도가 최대 10 ppm/ 100 hrs인 항균성 또는 항응혈성 의료용 고분자 수지를 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 무용매 상태하에, 고분자 수지와 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 배합하는 단계; 및 b) 상기 혼합물을 무용매하에 성형 및 가공하는 단계를 포함하는 항균성 또는 항응혈성의 의료용구/기구의 제조방법을 제공한다.
바람직하기로는, 상기 의료용구 및 기구의 제조방법은 실리콘 수지 및 약리활성물질을 혼합하고, 무용매 상태로 450℃ 내지 최대 600 ℃/ 5 sec의 온도에서 물리적 성형 및 가공하여 실리콘 카테터를 제조하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), ABS, 폴리카보네이트(PC), 폴리스타일렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지 및 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 혼합하고, 무용매 상태하에, 100 내지 300 ℃의 온도에서 성형 및 가공하여 마스터 뱃지(M/B)를 제조하는 단계를 포함하는 마스터 뱃지 또는 컴파운드의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 항균성 또는 항응혈성 의료용품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 항균성 또는 항응혈성 마스터 뱃지(M/B) 또는 컴파운드를 제공한다.
상기 항균성 또는 항응혈성 마스터뱃지는 의료용품, 생활용품, 산업용품, 석유화학제품을 제조하는데 이용될 수 있다.
또한, 본 발명은 무용매상태하에, 그리파플로삭신, 스파플로삭신, 클리나플로삭신, 에노삭신, 르메플로삭신, 노르플로삭신, 피페미딕산, 사이프로플로삭신, 테마플로삭신, 토슈플로삭신, 케토코나졸, 이트라코나졸, 에코나졸, 이소코나졸, 플루코나졸, 미코나졸, 터비나핀 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항균성 물질과, 알키드 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 이들의 변성 수지로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 고분자수지를 배합하는 단계를 포함하는 도료의 제조방법을 포함한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 무용매하에서도 범용 고분자 수지 및 의료용 소재와의 배합성이 뛰어나며 우수한 항균성 또는 항응혈성을 가지는 고분자 수지의 제조방법 및 이러한 방법으로 제조되는 고분자 수지를 제공하는 특징이 있다. 본 발명의 방법으로 제조되는 항균성 또는 항응혈성을 갖는 고분자 수지는 의료용품, 생활용품, 산업용품, 석유화학제품 등에 이용될 수 있으며, 바람직하게는 의료용에 사용되는 것이좋다.
본 발명의 방법으로 제조되는 고분자 수지는 기존과 같은 용매시스템이 아닌 무용매 형태이기 때문에, 생산원가절감, 환경친화적 제조공정등의 산업상 용이점과 고온에서 성형을 실시하여도 약리활성을 그대로 유지할 수 있을 뿐 아니라, 약리활성 물질의 방출농도를 일정수준 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 주원료인 수지들의 자유로운 휨성(유연성)으로 표면 코팅막의 탈착에 의한 내구성 저하, 및 표면에서의 약물 방출 시스템(방법)에 의한 과다한 약물의 체내 잔류 등에 의한 독성 문제를 해결할 수 있다. 또한, 고온에서의 가공시 항균성 또는 항응혈성 물질의 열분해 등의 문제점을 극복하여 의료용구/기구의 황변현상 방지 및 인체 삽입시의 세균감염 및 혈액응고 현상의 억제 등으로 의료 분야의 핵심소재 및 제품으로 사용할 수 있다.
본 발명의 방법으로 제조된 고분자 수지는 수용액에서의 약리활성물질, 예를들어 항균성 물질의 방출속도가 최대 10 ppm/100 hrs이 되며, 보다 바람직하게는 최대 5 ppm/100 hrs이 된다.
본 발명의 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지는 범용 고분자 수지 및 적어도 1 종의 약리활성 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 약리활성물질은 항균성 물질, 항응혈성 물질 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 항균성 물질은 인체에 안정한 것으로, 알려진 공지의 물질들을 사용할 수 있다. 상기 항균물질은 세균 또는 곰팡이에 대하여 살균효과 또는 미생물 성장저해효과를 가지는 물질로, 항세균제 또는 항곰팡이 또는 방오제를 포함하며, 이들을 병용 사용할 경우 항세균, 항곰팡이, 방오 효과를 동시에 기대할 수 있다.
상기 항균성 물질로는 그리파플로삭신, 스파플로삭신, 클리나플로삭신, 에노삭신, 르메플로삭신, 노르플로삭신, 피페미딕산, 사이프로플로삭신, 테마플로삭신, 토슈플로삭신 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 항균성 고분자 수지에 있어서, 상기 항세균 물질은 바람직하기로는 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 30 중량%로 사용되며,보다 바람직하게는 1 ∼ 10 중량%로 사용된다. 상기 항세균 물질의 사용량이 각각 0.1 중량% 미만이면 항세균 효과가 미미하며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 개선효과가 크지 않아 경제적인 면에서도 바람직하지 않다.
상기 항곰팡이 또는 방오제로는 케토코나졸, 플루코나졸, 이트라코나졸, 에코나졸, 미코나졸, 이소코나졸로, 터비나핀 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것이 바람직하다.
상기 항곰팡이 또는 방오제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 30 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 항곰팡이 또는 방오제의 사용량이 각각 0.1 중량% 미만이면 항곰팡이 효과가 미미하며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 개선효과가 크지 않아 경제적인 면에서도 바람직하지 않다.
상기 항응혈성 물질은 혈액의 응고를 방지하는 물질로, 예를 들면 와파린, 아스피린, 티클로피딘, 트리플루잘, 클로피도그렐, 실로스타졸 및 이들의 염으로이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
상기 항응혈성 물질의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 20 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 ∼ 10 중량%로 사용된다. 상기 항응혈 물질의 사용량이 각각 0.1 중량% 미만이면 약리 효과가 미미하며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 개선효과가 크지 않아 경제적인 면에서도 바람직하지 않다.
상기 고분자 수지는 의료용품 또는 의료기구에 사용되는 것이 바람직하며, 부작용을 야기하지 않는 안전한 물질은 모두 사용 가능하다.
바람직하게, 고분자 수지는 실리콘 수지, ABS, SAN, 또는 LLDPE를 사용하며, 그 외에도 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스타이렌(PS), 에폭시수지, 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE), 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알콜(PVA), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리아크릴릭산, 폴리아크릴이미드, 폴리설폰, 폴리아미드-이미드, 폴리네오프렌, 폴리다이메틸실록산, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌설파이드, 폴리비닐플로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐리딘플로라이드, 폴리에테르설폰, 폴리카프로락톤(PCL) 및 이들의 공중합체; 천연고무; 및 합성고무로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다.
이중에서, 의료용 고분자수지로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스타이렌(PS), 에폭시수지, 폴리테트라프로오르에틸렌(PTFE), 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카프로락톤(PCL) 및 이들의 공중합체, 실리콘수지, 천연고무, 및 합성고무 등을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 고분자 수지의 제조방법은 필요에 따라 당 업계에서 플라스틱 성형 가공시 통상적으로 사용되는 첨가제로 산화방지제, 열 안정화제, 분산제, 및 윤활제로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 첨가하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 바람직하게는 분산제, 및 산화방지제를 포함하는 것이 좋다.
상기 분산제는 범용 수지와 약리활성물질이 균일하게 분산되도록 하는 역할을 한다. 상기 분산제의 구체적인 예로는 N,N'-에틸렌-비스-스테아마이드(이하 'E.B.S'라 명함), 저밀도 폴리에틸렌왁스 등이 있으며, 이들을 단독 또는 혼합 사용할 수 있다. 이때, 혼합사용되는 경우 E.B.S는 윤활제의 역할을 한다. 상기 분산제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 15 중량%가 바람직하며, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 분산의 기능이 미약하며, 15 중량%를 초과하면 분산 기능의 상승효과를 기대하기 어렵다.
상기 산화방지제는 주로 공기중의 산소에 의한 제품의 변색 등의 품질저하 방지 및 억제를 목적으로 사용된다. 상기 산화방지제의 구체적인 예로는 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, n-옥타데실-3-(4-히드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)프로피오네이트, 테트라비스[메틸렌-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시 페닐)프로피오네이트]메탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 등이 있다.상기 산화방지제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 2.5 중량%가 바람직하다. 상기 산화방지제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 산화방지의 기능이 미약하며, 2.5 중량%를 초과하면 산화방지의 상승효과를 기대하기 어렵다.
상기 열안정제는 가공과정에서 열 변성방지 및 완성된 제품의 사용기간 중 수지의 물리적, 화학적 성질을 유지하도록 도와주는 목적으로 사용된다. 상기 열안정제로는 스테아린산 아연[Zn(C17H35COO)2], 스테아린산 마그네슘[Mg(C17H35COO)2], 스테아린산 바륨[Ba(C17H35COO)2] 등이 있다. 상기 열안정제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 3.5 중량%가 바람직하며, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 열안정의 기능이 미약하며, 3.5 중량%를 초과하면 열 안정기능의 상승효과를 기대하기 어렵다.
또한, 본 발명은 의료용 고분자 수지를 이용하여 의료용품/기구를 제조할 수 있으며, 바람직하게는 의료용 카테터, 의수, 의족, 인공뼈, 인공관절, 인공피부, 인공신장, 주사기, 수혈팩, 인공치아인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는, 실리콘 카테터, 의수, 또는 의족이다. 또한, 본 발명은 의료용 고분자 수지를 이용하여 마스터 뱃지 또는 컴파운드를 제조할 수 있다. 상기 마스터 뱃지 또는 컴파운드는 각종 플라스틱제품, 식품 포장재 등 산업용의 가공시에도 고기능성 첨가제로 사용가능하며, 첨가량은 0.1 ∼ 30 중량%가 바람직하다.
상기 실리콘 카테터를 제조하는 경우는 실리콘 수지와 약리활성 물질을 혼합하고 무용매 상태에서 성형 및 가공하여 제조할 수 있으며, 이때 실리콘 성형가공온도는 450 ∼ 600 ℃/5 sec의 고온에서 성형을 실시하여도 약리활성을 유지할 수 있다.
또한, ABS(아크릴로 니트릴-부타다이엔-스타이렌), 또는 SAN(스타이렌-아크릴로 니트릴) 수지를 이용하는 경우는 약리활성물질과의 혼합 후 210 내지 260 ℃의 온도에서 성형을 실시하여 약리활성을 유지하고, 약리활성물질의 방출농도가 낮은 의료용 고분자 수지를 제조할 수 있다.
또한, 선형저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 이용할 경우 약리활성물질과 혼합하고 170 내지 210 ℃에서 성형을 실시하여 약리활성을 기존과 대등 또는 우수하게 하면서도, 약리활성물질의 방출속도가 역시 현저히 낮은 의료용 마스터 뱃지 또는 컴파운드를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 이와 같이 제조되는 마스터 뱃지 또는 컴파운드를 이용하여 정수기, 도마, 식품포장필름, 식품용기, 냉장고, 세탁기, 컴퓨터 및 주변기기, 식수탱크, 물통, 비데노즐 및 변기커버, 책걸상, 자동차핸들, 유아용품, 목욕조, 화장품용기로 이루어진 군으로부터 선택되는 생활용품 또는 석유화학제품을 제조할 수 있다.
본 발명의 의료용품의 제조방법은 종래와 같이 용매를 포함하지 않은 무용매 형태로 성형 가공을 실시하므로, 아주 간단한 방법으로 항균성 또는 항응혈성 의료용품 또는 의료기구, 또는 마스터 뱃지 또는 컴파운드를 제공할 수 있다. 상기 항균성 또는 항응혈성 의료용품 또는 의료기구로는 실리콘카테타, 의족, 수족, 수술 장갑, 인공 피부, 인공 신장, 인공 관철, 인공뼈, 혈액주머니, 튜브, 또는 주사기,인공치아 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 방법으로 제조된 항균성 또는 항응혈성 의료용품은 수용액에서의 약리활성물질, 예를들면, 항균성 물질의 방출속도가 최대 10 ppm/100 hrs이 되며, 보다 바람직하게는 최대 5 ppm/100 hrs이 된다.
한편, 본 발명에 따르면 고분자 수지와 상기 항균성 물질 및 첨가제를 적어도 1 종 이상 혼합하여 도료를 제조할 수도 있다. 상기 고분자 수지는 알키드 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 이들의 변성 수지로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되며, 상기 첨가제는 히드록시프로필 아크릴레이트, 1,6-헥산디올리아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌디펜타에리쓰리톨 등이 있다.
이때, 필요에 따라 액상 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 안료, 희석제, 물성 조절 모노머 및 올리고머, 폴리올(예를 들어, 아크릴 폴리올, 우레탄 폴리올, 에폭시 폴리올, 우레아-멜라민 폴리올 등) 등의 첨가제를 추가적으로 첨가될 수 있다. 상기 물성 조절 모노머로는 히드록시프로필 아크릴레이트(HPA), 1,6-헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA), 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 및 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 항균 물질과 각종 범용의 액상 수지 조성물은 코팅제로의 사용이 가능하며, 이때 자연 경화, 열 경화, 자외선 경화 등의 처리가 수반될 수있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
항균성 고분자 수지 조성물의 제조 및 항균시험
항세균 활성 물질인 노르플로삭신 및 시프로플록삭신 염산염(이하 시프로플록삭신이라 명함), 피페미딕산, 에노삭신을 하기 표 1의 조성으로 일반 상용화 되어있는 범용 수지와 첨가 배합하였고, 여기에 열안정제로서 스테아린산 아연, 분산제로서 파라핀왁스, E.B.S를 첨가하여 100 중량% 비율로 고속 배합기에서 혼합하였다. 상기의 조성물을 대명(주) BMG 50Ⅲ 기종의 사출 성형기를 이용하여 각각 100 ∼ 300 ℃의 온도변화를 주면서 4.5×7.0 cm 크기로 시편을 제작하였고, 균감소율 측정 방법(Shake flask method)에 따라 시험하였으며, 균주로는E.coli(KCTC 1682)를 사용하였고, 시험 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
항균성 고분자 수지 조성물 및 항균시험 결과
PP LLDPE LDPE HDPE ABS SAN
사이프로플로삭신 5 (중량%) 95 95 95 95 95 95
균감소율(%) 100 100 100 100 99.99 99.99
1 (중량%) 99 99 99 99 99 99
균감소율(%) 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
노르플로삭신 5 (중량%) 95 95 95 95 95 95
균감소율(%) 100 100 100 100 99.99 99.99
1 (중량%) 99 99 99 99 99 99
균감소율(%) 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
피페미딕산 5 (중량%) 95 95 95 95 95 95
균감소율(%) 99.99 99.99 99.99 99.99 99.97 99.97
1 (중량%) 99 99 99 99 99 99
균감소율(%) 99.95 99.97 99.96 99.89 99.95 99.93
에노삭신 5 (중량%) 95 95 95 95 95 95
균감소율(%) 100 100 100 100 99.99 99.99
1 (중량%) 99 99 99 99 99 99
균감소율(%) 99.99 99.99 99.99 99.99 99.96 99.94
주) 각각의 범용수지(PP, LLDPE, LDPE, HDPE, ABS, SAN)에는 스테아린산 아연 0.2 중량%, 파라핀왁스 0.2 중량%, E.B.S 0.25 중량%가 포함된 수치임.
<실시예 2>항균성 마스터 뱃지의 제조 및 항균실험
공지의 항균 물질과 상업화되어 있는 범용의 LLDPE 수지와 분산제, 산화방지제를 각각 고속 배합기에 투입 후 약 30분간 고속 교반하여 배합하였고 압출 성형기에서 성형온도 170 ∼ 210 ℃로 압출 성형하여 고체 펠릿형태의 항균성 마스터 뱃지를 제조하였다. 동일한 방법으로 HDPE와 PP에 적용하여 각각의 항균성 마스터 뱃지 또는 컴파운드를 제조하였다. 각각의 배합 조성비는 표 2와 같으며, 항균시험은 균감소율 측정(Shake flask method)으로 시험하였으며, 결과는 표 3에 나타내었다.
항균성 마스터 뱃지 조성
약리활성물질(중량%) LLDPE1) HDPE2) PP3) 분산제/활제4) 산화방지제5) 분산제6) 합계(중량%)
조성예1 사이프로플록삭신 5 82.9 - - 2 0.1 10 100
조성예2 노르플록삭신 5 - 82.9 - 2 0.1 10 100
조성예3 에노삭신 5 - - 83.4 1.5 0.1 10 100
조성예4 피페미딕산 5 82.9 - - 2 0.1 10 100
조성예5 클리나플로삭신 5 - 82.9 - 2 0.1 10 100
조성예6 그리파플로삭신 5 - - 82.9 2 0.1 10 100
조성예7 르메플로삭신 5 82.9 - - 2 0.1 10 100
조성예8 스파플로삭신 5 - 82.9 - 2 0.1 10 100
조성예9 테마플로삭신 5 - - 82.9 2 0.1 10 100
조성예10 토슈플로삭신 5 82.9 - - 2 0.1 10 100
조성예11 시프로플록삭신 5 + 노르플록삭신 5 77.9 - - 2 0.1 10 100
주)
1) (주) SK 상품명 CA 1102) (주) SK 상품명 JH 910
3) 상품명 H360F 4) N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드 (E.B.S)
5) n-옥타데실-3(3'-5'-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트
6) 폴리에틸렌 왁스
항균성 마스터뱃지 항균시험 (단위:%)
E. coli(KCTC 1682) S. aureus(KCTC 1621) S. typhimurium(KCTC 1925) P. aeruginosa(KCTC 2004)
조성예1 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예2 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예3 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예4 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예5 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예6 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예7 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예8 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예9 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예10 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예11 99.99 99.99 99.99 99.99
<실시예 3>항균성 마스터 뱃지의 제조
실시예 2와 동일한 방법으로 시프로플로삭신, 피페미딕산, 터비나핀염산염(이하 터비나핀이라 명함) 및 미코나졸에서 1성분 또는 2성분을 미세분말화하여 표 4의 조성으로 항균성 마스터 뱃지를 제조하였고, 항균시험을 하여 그 결과를 표 5에 나타내었다. 분산제로 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(E.B.S)와 폴리에틸렌-왁스, 산화방지제로 n-옥타데실-3(3'-5'-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트를 각각 사용하였다.
항균성 마스터 뱃지 조성
LLDPE 시프로플록삭신 피페미딕산 터비나핀 미코나졸 분산제/활제 산화방지제 분산제 합계(중량%)
조성예 12 84.9 1 - 2 - 2 0.1 10 100
조성예 13 84.9 1 - - 2 2 0.1 10 100
조성예 14 82.2 - 1 2 - 1.5 0.3 13 100
조성예 15 82.2 - 1 - 2 1.5 0.3 13 100
항균성 마스터 뱃지 항균시험
균주 조성예 12 조성예 13 조성예 14 조성예 15
항세균1)(억제환) E.coli(KCTC 1682) 8mm±1mm 9mm±1mm 8mm±1mm 10mm±1mm
S.typhimurium(KCTC 1925) 11mm±1mm 11mm±1mm 10mm±1mm 10mm±1mm
S. aureus(KCTC 1621) 9mm±1mm 8mm±1mm 8mm±1mm 7mm±1mm
항곰팡이2) C. albicans(KCTC 7729) 0등급 0등급 0등급 0등급
A. flavus(KCTC 6961) 0등급 0등급 0등급 0등급
방오성3) pass pass pass pass
주)1) ASTM G22에 의해 측정
2) ASTM G21에 의해 측정
등급 : 0등급 - 시편위 전혀 곰팡이 자라지 않음
1등급 - 시편위 10% 이내로 곰팡이 성장
2등급 - 시편위 10∼30% 정도 곰팡이 성장
3등급 - 시편위 30∼60% 정도 곰팡이 성장
4등급 - 시편위 60% 이상 곰팡이 성장
3) ASTM D5589에 의해 측정
<실시예 4>항균성 마스터 뱃지를 이용한 항균성 필름의 제조
실시예 2의 조성 1에서 제조된 항균성 마스터뱃지를 LDPE 및 CPP소재에 5% 첨가하여 항균성 포장필름을 제조하였다. 항균성 시험은 ASTM G22 방법으로 수행하였으며 대조편으로는 항균성 마스터 뱃지가 적용되지 않은 일반 LDPE 및 CPP필름을 사용하였고 결과는 표 6과 같다.
항균성 필름의 항균시험
E. coli(KCTC 1682) S. typhimurium(KCTC 1925) K. pneumoniae(KCTC 1621)
대조군 LDPE(일반) 0mm 0mm 0mm
실시예 4-1 6mm±1mm 11mm±1mm 9mm±1mm
대조군 CPP(일반) 0mm 0mm 0mm
실시예 4-2 8mm±1mm 13mm±1mm 10mm±1mm
<실시예 5>항균성 마스터 뱃지를 이용한 항균성 도마의 제조
실시예 2의 조성 1에서 제조된 항균성 마스터 뱃지 1 중량%, 3 중량%, 5 중량%를 각각 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 수지에 첨가하여 24㎝×40㎝크기의 항균성 도마를 제작하였다. 성형온도는 170∼210 ℃에서 실시하였고 성형 방법은 사출 성형가공 하였으며, 항균 효과의 지속성을 확인하기 위하여 흐르는 수돗물에 30일 동안 방치 후 시험 전후의 항균 효과를 비교실험 하였으며 시험 결과는 하기 표 7과 같다(ASTM G22 method).
항균성 도마의 항균시험
1 중량% 첨가 3 중량% 첨가 5 중량% 첨가
초기 30일경과후 초기 30일경과후 초기 30일경과후
E. coli(KCTC 1682) 2.5mm±1mm 2.0mm±1mm 5.5mm±1mm 5.0mm±1mm 5.2mm±1mm 5.1mm±1mm
S. typhimurium(KCTC 1925) 3.5mm±1mm 3.0mm±1mm 7.0mm±1mm 6.5mm±1mm 7.5mm±1mm 7.2mm±1mm
<실시예 6>항균성 폴리카테타의 제조 및 항균시험
실리콘 수지 및 시프로플록삭신, 촉매를 하기 표 8의 조성으로 각각 30∼60분 동안 롤(ROLL)배합하여 압출 성형기에서 튜브 형태의 항균성 폴리 카테타를 제조하였다. 성형가공 온도는 450∼ 600 ℃/5sec 였으며, 건조기에서 200 ℃로 유지하여 2시간 동안 경화(curing)하여 잔류용매를 제거하였다. 항균효과 결과는 하기 표 9과 같으며, 시험방법은 ASTM G22 방법(억제환측정)에 의하여 측정하였다.
항균성 폴리 카테터의 조성
과산화물촉매 Pt 촉매 시프로플록삭신 실리콘 수지 합계(중량%)
조성예 16 - 0.2 0.3 99.5 100
조성예 17 0.2 - 0.1 99.7 100
조성예 18 0.2 - 0.3 99.5 100
조성예 19 0.2 - 1.0 98.8 100
조성예 20 0.2 - 3.0 96.8 100
조성예 21 0.2 - 5.0 94.8 100
항균성 폴리 카테터의 항균시험
S. aureus(AATC 1621) E.coli(AATC 1682) P. aeruginosa(AATC 2004)
조성예 16 2.0±0.1mm 0.5±0.1mm 1.0±0.1mm
조성예 17 2.0±0.1mm 0.5±0.1mm 1.0±0.1mm
조성예 18 2.0±0.1mm 2.0±0.1mm 1.5±0.1mm
조성예 19 6.0±0.1mm 7.5±0.1mm 6.5±0.1mm
조성예 20 14.0±0.1mm 10.0±0.1mm 7.5±0.1mm
조성예 21 14.0±0.1mm 10.5±0.1mm 7.5±0.1mm
<실시예 7>항균성 실리콘 의족의 제조 및 항균시험
실리콘 수지와 시프로플록삭신을 하기 표 10의 조성으로 각각 2시간 동안 롤(ROLL)배합하고 금형에 투입하여 160 ℃로 유지하여 1시간 동안 가류 후 상온으로 냉각하여 항균성 실리콘 의족(醫足)을 제작하였다. 항균성능을 알아보기 위하여 균 감소율 측정(Shake flask method)으로 시험하였으며, 측정 결과는 하기 표 11에 나타내었다.
1) 균 감소율 측정 방법(Shake flask method) 시험조건
: 시험균액을 25℃에서 24시간 진탕, 진탕 횟수 : 150회/분
2) 하기 수식 1에 의해 감소율을 측정하였다.
[수학식 1]
감소율=(블랭크의 24시간 후 균수-샘플의 24시간 후 균수)/(블랭크의 24시간 후 균수)×100
항균성 실리콘 의족의 조성
시프로플록삭신 실리콘 수지 합계(중량%)
조성예 22 1.01 99.0 100
조성예 23 3.0 97.0 100
조성예 24 5.0 95.0 100
조성예 25 1.0 90.0 100
항균성 실리콘 의족의 항균시험
세균 수
접종직후 24시간 후 감소율(%)
S. aureus(ATCC 6538) Blank 5.0×105 683×109 -
조성예 22 5.0×105 0 100
조성예 23 5.0×105 0 100
조성예 24 5.0×105 0 100
조성예 25 5.0×105 0 100
P. aeruginosa(ATCC27853 ) Blank 5.0×105 1.72×1010 -
조성예 22 5.0×105 6.0×102 99.99
조성예 23 5.0×105 0 100
조성예 24 5.0×105 0 100
조성예 25 5.0×105 0 100
<실시예 8>항균성 및 항응혈성 마스터 뱃지의 제조 및 항균, 항응혈성 시험
범용 의료용 고분자 수지로 사용되는 폴리우레탄(PU) 수지, 폴리프로필렌(PP), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)에 공지의 항세균 물질과 항응혈 물질인 와파린, 티클로피딘, 클로피도그렐에서 2성분을 무용매 가공 제조 공정 중에 첨가하여 의료용 마스터 뱃지를 제조하였다. 각각의 배합 조성비는 하기 표 12와 같으며, 균감소율 측정(Shake flask method)에 따라 시험을 하였으며, 항균시험의 결과는 표 13에 나타내었다.
항균성 및 항응혈성 마스터 뱃지의 조성
약리활성물질(중량%) PU PP LLDPE 합계(중량%)
조성예26 와파린 5 95 - - 100
조성예27 와파린 5 - 95 - 100
조성예28 와파린 5 - - 95 100
조성예29 시프로플록삭신 5+ 와파린 5 90 - - 100
조성예30 시프로플록삭신 5+ 클로피도그렐 5 - 90 - 100
조성예31 시프플록삭신 5+ 티클로피딘 5 - - 90 100
조성예32 노르플록삭신 5+ 클로피도그렐 5 90 - - 100
조성예33 노르플록삭신 5+ 와파린 5 - 90 - 100
조성예34 노르플록삭신 5+ 티클로피딘 5 - - 90 100
주) 각각의 수지(PU, PP, LLDPE)에는 스테아린산 아연 0.2 중량%, 파라핀왁스 0.2 중량%, E.B.S 0.25 중량%가 포함된 수치임.
항균성 및 항응혈성 마스터 뱃지의 항균시험
E.coli(KCTC 1682) S. aureus(KCTC 1621) S. typhimurium(KCTC 1925) B. subtilis(KCTC 1021) K. pneumoniae(KCTC 2690)
조성예26 0 0 0 0 0
조성예27 0 0 0 0 0
조성예28 0 0 0 0 0
조성예29 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예30 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예31 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예32 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예33 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
조성예34 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
항균성 및 항응혈성 마스터 뱃지의 항응혈 시험
체중이 250 내지 300 g의 스프라그-다우리 랫트(Sprague-Dawley rat, 대한 바이오링크)를 에테르로 마취시킨 후 25 ml의 주사기를 사용하여, 심장 천공방법으로 3.6 ㎖의 혈액을 체취하였다. 혈액응고를 억제하기 위하여 주사기 안에 3.8% 구연산 나트륨 (sodium citrate) 0.4 ㎖을 미리 넣어두었으며, 체취한 혈액은 즉시 실험에 사용되었다.
상기 조성예 26∼34의 마스터 뱃지(M/B) 및 약리활성 물질이 함유되지 않은 대조군 마스터 뱃지를 각각 상기와 같이 분리된 랫트의 전혈 용액에 담근 후, 1시간이 경과 후에 대조군 마스터 뱃지와 비교하여 하기 표 14에 나타내었다.
20분 경과 40분 경과 60분 경과
대조군 PU + ++ +++
대조군 PP + ++ +++
대조군 LLDPE + ++ +++
조성예26 - + +
조성예27 - + +
조성예28 - + +
조성예29 - + +
조성예30 - + +
조성예31 - + +
조성예32 - + +
조성예33 - + +
조성예34 - + +
주)
+++ : 표면 혈액응고현상 강하게 나타남
++ : 표면 혈액응고현상 나타남
+ : 표면 혈액응고현상 미미하게 나타남
- : 표면 혈액응고현상 없음
대조군의 PU, PP, LLDPE 마스터 뱃지의 경우에는 1시간 경과후에 혈액성분의 응괴현상 (aggregation)이 강하게 발생하였으나 항응혈제가 함유된 마스터 뱃지에서는 혈액응고가 지연되는 것을 확인할 수 있었다. 상기 표 13 및 표 14의 결과성형가공 후에도 항균 및 항응혈 효과가 유지됨을 알수 있다.
<실시예 9>항균성 및 항응혈성 폴리우레탄(PU) 카테타의 제조 및 항균시험
의료용품 가공 공정 중에서 의료용 폴리우레탄(PU) 수지에 항균제인 시프로플록삭신, 노르플로삭신과 항응혈제인 와파린을 하기 표 15의 조성으로 각각 2시간 동안 롤(ROLL)배합하고 금형에 투입하여 160 ℃ 유지하여 1시간 동안 가류 후 상온으로 냉각하여 항균 및 항응혈성 폴리우레탄 카테타를 제작하였다. 항균 성능을 알아보기 위하여, 균 감소율 측정(Shake flask method)을 하였으며 측정결과는 하기 표 16에 나타내었고, 항응혈 성능결과는 하기 표 18에 나타내었다.
항균성 및 항응혈성 폴리우레탄 카테타의 배합 조성
항응혈제 항균제 폴리우레탄 수지 합계(중량%)
조성예35 - 시프로플로삭신 3.0 97.0 100
조성예36 - 노르플로삭신 3.0 97.0 100
조성예37 와파린 3 - 97.0 100
조성예38 와파린 3 - 97.0 100
조성예39 와파린 3 시프로플로삭신3.0 94.0 100
조성예40 와파린 3 노르플로삭신3.0 94.0 100
항균성 및 항응혈성 폴리우레탄 카테타의 항균시험
S. aureus(AATC 1621) E.coli(AATC 1682) P. aeruginosa(AATC 2004)
조성예35 99.99 99.99 99.99
조성예36 99.99 99.99 99.99
조성예37 0 0 0
조성예38 0 0 0
조성예39 99.99 99.99 99.99
조성예40 99.99 99.99 99.99
항균성 및 항응혈성 폴리우레탄 카테터 항응혈 시험
실시예 8과 동일한 방법에 따라 실시하였으며, 상기 조성예 35∼40의 항균성 및 항응혈성 폴리우레탄 카테터 시편 및 약리활성 물질이 함유되지 않은 폴리우레탄 카테터를 각각 상기와 같이 분리된 랫트의 전혈 용액에 담근 후, 1시간이 경과 후에 대조군 폴리우레탄 카테타와 비교하여 하기 표 17에 나타내었다.
항균성 및 항응혈성 폴리우레탄 카테타의 항균시험
20분 경과 40분 경과 60분 경과
대조군 PU + ++ +++
조성예35 + ++ +++
조성예36 + ++ +++
조성예37 - + +
조성예38 - + +
조성예39 - + +
조성예40 - + +
대조군의 폴리우레탄(PU) 및 항응혈제가 함유되지 않은 카테타의 경우에는 1시간 경과후에 혈액성분의 응괴현상 (aggregation)이 강하게 발생하였으나 항응혈제가 함유된 폴리우레탄(PU) 카테타의 경우 혈액응고가 지연되는 것을 확인할 수 있었다. 상기 표 16 및 표 17의 결과 성형가공 후에도 항균 및 항응혈 효과가 유지됨을 알 수 있다.
<실시예 10 >항균성 폴리우레탄 의족 및 항균시험
의료용 폴리우레탄 수지와 항균 소재를 하기 표 18의 조성으로 각각 2시간 동안 롤(ROLL)배합하고 금형에 투입하여 160 ℃ 유지하여 1시간 동안 가류 후 상온으로 냉각하여 항균성 폴리우레탄 의족(醫足)을 제작하였다. 항균 성능을 알아보기 위하여, 균 감소율 측정(Shake flask method)을 하였으며 측정결과는 하기 표 19에 나타내었다.
항균성 폴리우레탄 의족(足)의 배합 조성
항균소재 폴리우레탄 수지 합계(중량%)
조성예41 시프로플로삭신 2.5 97.5 100
조성예42 클리나플로삭신 2.5 97.5 100
조성예43 에노삭신 2.5 97.5 100
조성예44 그리파플로삭신 2.5 97.5 100
조성예45 르메플로삭신 2.5 97.5 100
조성예46 노르플로삭신 2.5 97.5 100
조성예47 피페미딕산 2.5 97.5 100
조성예48 스파플로삭신 2.5 97.5 100
조성예49 테마플로삭신 2.5 97.5 100
조성예50 토슈플로삭신 2.5 97.5 100
항균성 폴리우레탄 의족의 항균시험 결과
S. aureus(AATC 1621) E.coli(AATC 1682) P. aeruginosa(AATC 2004)
조성예41 99.99 99.99 99.99
조성예42 99.99 99.99 99.99
조성예43 99.99 99.99 99.99
조성예44 99.99 99.99 99.99
조성예45 99.99 99.99 99.99
조성예46 99.99 99.99 99.99
조성예47 99.99 99.99 99.99
조성예48 99.99 99.99 99.99
조성예49 99.99 99.99 99.99
조성예50 99.99 99.99 99.99
<실시예 11>항균성 장갑의 제조 및 항균시험
의료용 PVC 수지와 항균물질을 하기 표 20의 조성으로 각각 배합하고 브로워로 필름을 제조하여 압착시킨 후 의료용 장갑을 제작하였다. 항균 성능을 알아보기 위하여, 균 감소율 측정(Shake flask method)을 하였으며 측정결과는 하기 표 21에 나타내었다.
항균성 의료용 장갑의 배합 조성
항균 소재 PVC 수지 합계(중량%)
조성예 51 사이프로플록삭신2.5 97.5 100
조성예 52 클리나플로삭신2.5 97.5 100
조성예 53 에노삭신2.5 97.5 100
조성예 54 그리파플로삭신2.5 97.5 100
조성예 55 르메플로삭신2.5 97.5 100
조성예 56 노르플로삭신2.5 97.5 100
조성예 57 피페미딕산2.5 97.5 100
조성예 58 스파플로삭신2.5 97.5 100
조성예 59 테마플로삭신2.5 97.5 100
조성예 60 토슈플로삭신2.5 97.5 100
항균성 장갑의 항균시험
S. aureus(AATC 1621) E.coli(AATC 1682) P. aeruginosa(AATC 2004)
조성예 51 99.99 99.99 99.99
조성예 52 99.99 99.99 99.99
조성예 53 99.99 99.99 99.99
조성예 54 99.99 99.99 99.99
조성예 55 99.99 99.99 99.99
조성예 56 99.99 99.99 99.99
조성예 57 99.99 99.99 99.99
조성예 58 99.99 99.99 99.99
조성예 59 99.99 99.99 99.99
조성예 60 99.99 99.99 99.99
<실시예 12>항균성 액상 고분자 수지 조성물의 제조
항세균 물질인 시프로플로삭신과 노르플로삭신 및 항곰팡이/방오제인 케토코나졸, 후로코나졸을 하기 표 22의 조성에서와 같이 1종 또는 2종을 선택하여 각각미세 분말화 하였다. 상온에서 배합기 내의 액상수지를 고속 교반하면서 상기 항균 물질을 서서히 투입시켜 균일하게 배합하여 액상의 항균성 수지 조성물(100 중량%)을 제조하였다.(단위: 중량%)
항균성 액상 고분자 수지 조성물
항균물질 에폭시수지1) 우레탄-아크릴레이트수지2) 아크릴-멜라민 수지3) 알키드-멜라민수지4) 아크릴폴리올수지5)
시프로플록삭신 1 99 99 99 99 99
노르플로삭신 1 99 99 99 99 99
케토코나졸 0.5 99.5 99.5 99.5 99.5 99.5
노르플로삭신 1+후로코나졸 0.5 98.5 98.5 98.5 98.5 98.5
시프로플록삭신 1+케토코나졸 0.5 98.5 98.5 98.5 98.5 98.5
주)
1) 삼화페인트공업(주)SB-EE-400
2) 삼화페인트공업(주) SB-V-100
3) 삼화페인트공업(주) SB-MA-61
4) 삼화페인트공업(주) SB-MA-20
5) 애경화학(주) BURNOK
항균성 액상 고분자 수지의 항균성, 방오성, 황변성 시험
실시예 12에서 제조된 항균성 액상 수지를 폴리에틸렌 시트(sheet) 및 알루미늄 판에 코팅 후 각각 자연 경화, 열 경화, 자외선 경화시켜 그 결과물을 대상으로 항균성, 방오성 및 황변성 실험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 23에 나타내었다.
경화조건 및 항균, 황변, 방오성 시험 결과
적용예 11) 적용예 22) 적용예 33) 적용예 44)
경화방법 자연경화 열 경화 자외선경화 자연경화
건조조건 2시간(20 ℃) 30분(150∼160 ℃) 8m/min(고압수은등80W/cm Lamp 1등) 2시간(20 ℃)
건조막 두께(㎛) 40 40 20 40
항곰팡이성5) 4등급 4등급 4등급 0등급
항세균성6)(mm) 7 8.0 7.5 7
황변성7) 통과(pass) 통과(pass) 통과(pass) 통과(pass)
방오성8) - - 통과(pass) 통과(pass)
주)
1) 시프로플로삭신 1 중량% + 에폭시 수지 99 중량%
2) 시프로플로삭신 1 중량% + (아크릴+멜라민 수지) 99 중량%
3) 노르플로삭신 1 중량% + 후로코나졸 0.5 중량% + (우레탄+아크릴레이트 수지) 98.5 중량%
4) 시프로플로삭신 1 중량% + 케토코나졸 0.5 중량% + 에폭시 수지 98.5 중량%
5) 균주 : P. citrinum KCTC 6990 (ASTM G21에 의해 측정)
등급 : 0등급 - 시편위 전혀 곰팡이 자라지 않음
1등급 - 시편위 10% 이내로 곰팡이 성장
2등급 - 시편위 10∼30% 정도 곰팡이 성장
3등급 - 시편위 30∼60% 정도 곰팡이 성장
4등급 - 시편위 60% 이상 곰팡이 성장
6) 균주 및 시험방법 : E. coli KCTC 1682 (ASTM G22 방법)
7) 황변성 시험: ASTM D1925에 의해 측정
8) 방오성 시험: ASTM D5589에 의해 측정
<실험예 1>
의료용 항균성 고분자 수지 조성물의 환경 호르몬 측정
상기 실시예에서 시행된 의료용품 소재 및 제품들을 상대로 EPA 8270 시험 방법을 준용하여 환경 호르몬 존재 유무를 시험하였으며 분석 기기로는 GC/MS(Shimadzu QP5050A) 사용하였으며, 결과는 표 24에 나타내었다.
환경 호르몬 명 및 검출 유무 시험결과
마스터 뱃지 및 컴파운드 카테터 의족
환경 호르몬 조성예1 조성예2 조성예3 조성예19 조성예20 조성예23 조성예41
디에틸프탈레이트 × × × × × × ×
디-n-프로필 프탈레이트 × × × × × × ×
디-n-부틸 프탈레이트 × × × × × × ×
디-n-펜틸 프탈레이트 × × × × × × ×
디-2-에틸헥실 프타레이트 × × × × × × ×
n-부틸 벤질 프탈레이트 × × × × × × ×
디-2-에틸헥실 아디페이트 × × × × × × ×
4-펜틸 페놀 × × × × × × ×
4-옥틸 페놀 × × × × × × ×
노닐 페놀 × × × × × × ×
주) ×: 환결호르몬 불검출, : 환경호르몬 검출
상기 표 24의 결과에서 마스터 뱃지, 카테터, 의족제품에서 환경 호르몬이검출되지 않은 인체에 안전한 의료용구/기구임을 확인하였다.
<실험예 2>항균성 물질 용출 시험 측정
상기 실시예에서 시행된 의료용품/기구 소재 및 제품들을 상대로 KFDA 1999-18 시험 방법을 준용하여 초순수(DW)를 이용하여 시험하였으며 결과는 표 25로 나타내었다.
항균성 물질 용출 시험
마스터 뱃지 및 컴파운드 카테터, 의족
조성예1 조성예2 조성예19 조성예20 조성예41
흡광도 측정(250-350nm) :0.1% 이하 PASS PASS PASS PASS PASS
불휘발성분:1mg 이하 PASS(0.30mg) PASS(0.28mg) PASS(0.31mg) PASS(0.27mg) PASS(0.33mg)
중금속 함유량 :ND ND ND ND ND ND
pH : 1.0 이하 0.33 0.29 0.35 0.32 0.41
<실험예 3>항균성 및 항응혈성 물질의 방출량 측정
시간의 변화에 따른 항균성 물질의 방출량을 측정하기 위하여, 시프로플록삭신 5%, 10% 및 와파린 10%가 각각 함유된 LLDPE M/B를 시료로 하여 방출량을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 26에 나타내었다.
항균성 및 항응혈성 물질의 방출량 측정
3hrs 48hrs 120hrs 240hrs 용출시험액
LLDPE M/B(시프로플록삭신 5%함유) 1.2ppm 1.5ppm 1.5ppm 1.5ppm 지속적방출 H2O
LLDPE M/B(시프로플록삭신 10%함유) 2.5ppm 4ppm 5ppm 4ppm∼5ppm지속적 방출 H2O
LLDPE M/B(와파린 10%함유) 0.9ppm 1.1ppm 1.2ppm 1.6ppm∼1.9ppm 지속적방출 H2O
상기 표 26에서 LLDPE의 고분자 수지에 최대 5ppm을 지속적으로 방출함으로써 기존 고분자 수지에 항균물질을 첨가하였을 때 발생되는 급격한 항균력 감소를 방지하여, 항균지속성을 증대시켰고, 또한 항응혈성 물질 역시 비슷한 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 과다한 약물방출로 인한 체내 독성문제를 해결할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 방법은 인체에 안전한 약리활성물질을 이용하여 기존의 유기용매를 사용하는 가공 후 표면 코팅 방식이 아닌 무용매 타입의 단순 첨가 가공 방식으로 범용 실리콘, 우레탄 수지 등의 고분자 소재 등과 배합함으로써, 용매를 전혀 사용하지 않고도 범용 고분자 수지와 약리활성물질의 배합성이 뛰어나며, 고온에서의 성형 가공 후에도 우수한 항균 효과의 유지 및 용출에 의한 독성 문제를 해결할 수 있으며, 이에 따라 의료 분야의 핵심소재 뿐만 아니라 산업용품, 생활용품, 방오 도료 등의 석유화학제품과 천연 고무에 항균성 또는 항응혈성을 부여할 수 있다.

Claims (23)

  1. 무용매 상태하에, 고분자 수지와 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 배합하는 단계를 포함하는 항균성 또는 항응혈성 고분자 수지의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 30 중량%로 포함되는 항균성 물질인 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 전체 조성물에 대하여 0.1 ∼ 20 중량%로 포함되는 항응혈성 물질인 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 그리파플로삭신, 스파플로삭신, 클리나플로삭신, 에노삭신, 르메플로삭신, 노르플로삭신, 피페미딕산, 사이프로플로삭신, 테마플로삭신, 토슈플로삭신, 케토코나졸, 이트라코나졸, 에코나졸, 이소코나졸, 플루코나졸, 미코나졸, 터비나핀 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항균성 물질인 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 와파린, 아스피린, 티클로피딘, 트리플루잘, 클로피도그렐, 실로스타졸 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항응혈성 물질인 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스타이렌(PS), 에폭시수지, 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE), 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알콜(PVA), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), ABS(아크릴로 니트릴-부타다이엔-스타이렌), SAN(스타이렌-아크릴로 니트릴), 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리아크릴릭산, 폴리아크릴이미드, 폴리설폰, 폴리아세탈, 폴리아미드-이미드, 폴리테트라플로로에틸렌, 폴리네오프렌, 폴리다이메틸실록산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌설파이드, 폴리비닐플로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐리딘플로라이드, 폴리에테르설폰, 폴리카프로락톤(PCL) 및 이들의 공중합체; 실리콘 수지; 천연고무; 및 합성고무로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    분산제, 산화방지제, 및 열안정화제로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제를 첨가하는 단계를 더욱 포함하는 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 분산제가 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(E.B.S), 폴리에틸렌왁스, 또는 이들의 혼합물인 제조방법.
  9. 제 1항의 기재방법으로 제조되는 수용액에서의 약리활성물질의 방출농도가 최대 10 ppm/ 100 hrs인 의료용 고분자 수지.
  10. a) 무용매 상태하에, 고분자 수지와 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 배합하는 단계; 및
    b) 상기 혼합물을 무용매하에 성형 및 가공하는 단계
    를 포함하는 항균성 또는 항응혈성 의료용품의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 그리파플로삭신, 스파플로삭신, 클리나플로삭신, 에노삭신, 르메플로삭신, 노르플로삭신, 피페미딕산, 사이프로플로삭신, 테마플로삭신, 토슈플로삭신, 케토코나졸, 이트라코나졸, 에코나졸, 이소코나졸, 플루코나졸, 미코나졸, 터비나핀 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항균성 물질인 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 와파린, 아스피린, 티클로피딘, 트리플루잘, 클로피도그렐, 실로스타졸 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항응혈성 물질인 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 의료용품이 실리콘카테타, 의족, 의수, 의료용 카테터, 수술 장갑, 인공 피부, 인공 신장, 인공 관절, 인공뻐, 혈액주머니, 튜브 및 주사기, 인공치아, 인공 뼈고정제, 인공혈관, 인공 손톱 및 발톱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 의료용품의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    실리콘 수지 및 약리활성물질을 혼합하고, 무용매 상태하에, 최대 600 ℃/ 5 sec의 온도에서 성형 및 가공하여 실리콘 카테터를 제조하는 단계를 포함하는 의료용품의 제조방법.
  15. 제 10항의 기재방법으로 제조된 항균성 또는 항응혈성 의료용품.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 의료용품은 수용액에서 항균성 물질의 방출농도가 최대 10 ppm/100 hrs인 의료용품.
  17. 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), ABS, 폴리카보네이트(PC), 폴리스타이렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지 및 적어도 1 종 이상의 약리활성물질을 혼합하고, 무용매 상태하에, 100 내지 300 ℃의 온도에서 성형 및 가공하여 마스터 뱃지(M/B)를 제조하는 단계를 포함하는 마스터 뱃지 또는 컴파운드의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 그리파플로삭신, 스파플로삭신, 클리나플로삭신, 에노삭신, 르메플로삭신, 노르플로삭신, 피페미딕산, 사이프로플로삭신, 테마플로삭신, 토슈플로삭신, 케토코나졸, 이트라코나졸, 에코나졸, 이소코나졸, 플루코나졸, 미코나졸, 터비나핀 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항균성 물질인 제조방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 약리활성물질이 와파린, 아스피린, 티클로피딘, 트리플루잘, 클로피도그렐, 실로스타졸 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항응혈성 물질인 제조방법.
  20. 제 17항의 방법으로 제조된 마스터 뱃지 또는 컴파운드.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 마스터 뱃지 또는 컴파운드가 정수기, 도마, 식품포장필름, 식품용기, 냉장고, 세탁기, 컴퓨터 및 주변기기, 식수탱크, 물통, 비데노즐 및 변기커버, 책걸상, 자동차핸들, 유아용품, 목욕조, 화장품용기로 이루어진 군으로부터 선택되는 생활용품 또는 석유화학제품에 사용되는 마스터 뱃지 또는 컴파운드.
  22. 무용매 상태하에,
    그리파플로삭신, 스파플로삭신, 클리나플로삭신, 에노삭신, 르메플로삭신, 노르플로삭신, 피페미딕산, 사이프로플로삭신, 테마플로삭신, 토슈플로삭신, 케토코나졸, 이트라코나졸, 에코나졸, 이소코나졸, 플루코나졸, 미코나졸, 터비나핀 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 항균성 물질과,
    알키드 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 이들의 변성 수지로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 고분자수지를 배합하는 단계
    를 포함하는 도료의 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    안료, 희석제, 물성 조절 모노머, 올리고머, 및 폴리올로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제를 추가적으로 첨가하는 단계를 포함하는 도료의 제조방법.
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