KR20050104704A

KR20050104704A - 키토산을 이용한 창상 피복재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20050104704A
Application number: KR1020040030082A
Authority: KR
Inventors: 김동성; 최용복; 김성균
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-03

Abstract

본 발명은 키토산을 이용한 창상 피복재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 글리세롤 및 칼슘클로라이드디하이드레이트(이하, 'CaCl₂·2H₂O'이라 함.)를 포함하는 키토산의 산성 수용액을 동결 건조하여 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 수득하고 중화 및 세척하여 잔류 산을 완전히 제거하고 다시 동결 건조하는 단계로 제조되는 키토산을 이용한 창상 피복재 및 이의 제조방법에 관한 것으로 일정한 크기의 작은 기공을 가지면서 기존의 키토산 및 천연 고분자만을 이용하여 제조된 것보다 신장율, 인장강도가 획기적으로 증가하고 흡수능도 뛰어나 창상 피복재 및 기타 조직 공학용 구조체로 유용하다.

Description

키토산을 이용한 창상 피복재 및 이의 제조방법{Wound dressing using chitosan and Method for preparing the same}

본 발명은 키토산을 이용한 창상 피복재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 글리세롤 및 CaCl_{2 ·}2H₂O를 포함된 키토산의 산성 수용액을 동결 건조하여 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 수득하고 중화 및 세척하여 잔류 산을 완전히 제거하고 다시 동결 건조하는 단계로 제조되는 키토산을 이용한 창상 피복재에 관한 것이다.

피부는 우리 몸 중 가장 큰 표면적을 차지하면서 면역 기능을 하는 기관으로서 외부의 미생물이나 자외선, 화학물질 등 여러 가지 유해 환경으로부터 보호하는 역할 및 인체의 수분증발을 억제함으로써 탈수를 방지하고 체온을 조절하는 역할을 하고 있는 바, 물리적 자극에 강해야 하고 탄력성이 있어야 하며 인체가 생명체를 유지하는 동안 그 역할을 충분히 수행해야 한다.

그러나 심한 화상, 외상, 창상, 욕창 및 피부질환 등 다양한 원인에 의한 피부 손상은 흔하게 일어나고 있는데, 예를 들어 일차봉합이 불가능한 창상은 피부이식이 불가피하여 상기와 같은 기능 수행에 심각한 결함을 남기기도 한다. 따라서, 손상된 피부조직의 복구는 중요한 문제이며, 이를 위한 방법으로 현재, 환자자신의 피부를 이식하는 자가이식(autograph), 다른 사람의 피부를 이식하는 동종이식 (homograph 또는 allograph), 동물의 피부를 이식하는 이종이식(heterograph 또는 xenograph)의 세 가지 방법이 있다. 이들 방법 중, 자가이식이 가장 이상적이나, 화상부위가 광범위한 경우 조직을 확보하는데 제한이 따르며 채취 부위에 새로운 상처부위로 남게 되는 어려움이 있고, 피부를 떼어낸 건강한 부위에 새로운 외상이 발생되어 환자의 고통이 증가하고 완치까지의 기간이 장기화되는 문제점이 있다. 특히 심한 화상의 경우 이식에 사용가능한 건강한 피부가 충분하지 않기 때문에 수 차례에 걸친 이식수술이 필요하다. 한편, 동종이식은 영구적인 생착보다는 상처주변부의 세포의 이동과 치유를 돕는 역할을 하는 바, 미국과 중국에서 사체에서 채취한 피부를 글리세롤 등에 냉동 보존하여 일시적인 보호제로서 사용하기도 하며 사체의 피부에서 면역반응을 일으킬 수 있는 세포들을 완전히 제거한 탈표피화/탈세포화된 진피(de-epidermized dermis)의 형태로 만들어서 사용하기도 한다.

이종이식의 경우에는 인체 피부 기증자의 공급이 부족하여 대안으로 동결 건조시킨 돼지피부를 사용하기도 하는데, 이 경우 피부원의 공급은 안정적이지만, 초급성 거부반응(hyperacute rejection reaction)등의 단점이 있다. 따라서 최소한의 적당한 수분의 투과성을 가지되 세균 등과 같은 외부 환경을 차단하며 인체를 보호할 수 있는 기능을 하는 인공피부의 개발이 절실히 필요하다.

인공피부는 일시적 피복형(temporary skin equivalent), 이른바 창상 피복재와, 배양 피부 또는 체내 이식용인 영구생착형(permanent skin equivalent)의 두 가지로 대별된다. 창상피복재는 화상이나 외상 등에 손상을 입은 피부가 회복할 때까지 일시적 환부를 보호하는 것으로, 체내로부터의 수분 누출 방지, 삼출액의 흡수 및 외부로부터 잡균 침입과 감염 방지의 역할을 하며, 현재 주로 사용되고 있는 창상피복재용 드레싱재는 필름형, 하이드로콜로이드형, 하이드로겔형, 부직포형, 폴리우레탄폼형등이 있으며 콜라겐이나 천연 다당류인 알지네이트, 키틴, 키토산을 이용한 다공성 막이나 돼지가죽의 동결건조물 등으로 제조되어 여러 가지 제품이 임상학적으로 사용되고 있다. 반면, 생인공피부로 알려져 있는 배양피부는 주위의 자기 세포에 의한 재생능력을 상실한 광범위한 3도 이상의 화상이나, 당뇨병 등으로 인한 피부 궤양에 적용된다. 보다 개량된 방법으로서, 환자 자신의 세포로부터 수득한 인공피부, 즉, 피부의 각층을 구성하는 세포를 채취하여 시험관내에서 확장시킨 후, 소에서 추출한 콜라겐 용액을 겔화시켜 진피층 세포와 혼합하여 수축시켜서 제조된 인공진피 위에 표피세포를 계층 분화시켜 수득한 피부를 이용하는 경우가 있다. 이와 같은 겔 형태의 진피를 이용한 인공피부는 주로 적절한 생분해성의 합성고분자 또는 천연고분자 등으로 만들어진 조직공학용 구조체에 접종하고 그 조직 형성을 유도하여 자기세포를 이용하는 방법으로 제조되는데, 이 경우, 면역 거부 반응도 없고 피부의 크기를 얼마든지 조절할 수 있는 장점이 있다. 이 때, 조직공학용 구조체로 사용되는 천연 또는 합성 고분자 재료는 세포의 생장능을 가지면서 본래의 기능을 충분히 발휘될 수 있는 생체모방환경을 제공하여야 하는 바, 현재는 생체로부터 분리된 세포외 기질인 천연고분자를 직접 이용하거나 합성고분자 등과 복합화하여 조직공학용 구조체를 만들고 있다.

피부이식에 사용되고 있는 창상 피복재 또는 조직공학 구조체용 재료로서, 미국특허 제 5,143,071호는 폴리비닐피롤리돈과 폴리에틸렌옥사이드를 용해시켜 제조된 수용액을 광을 이용하여 광가교반응시켜 가수겔을 제조하는 방법과 함께 수 종의 가수겔에 대해 개시하고 있으며; 미국특허 제 4,773,409호는 one-shot 공정에 의해 폴리에틸렌글리콜, 이소시아네이트, 촉매, 물, 수용성 또는 수팽윤성 고분자를 혼합하여 친수성 폴리우레탄 폼계 드레싱제의 제조 방법을; 미국특허 제 4,375,519호는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE) 피브릴 매트릭스에 친수성 흡수 가능한 입자를 첨가하여 제조한 창상피복재의 제조 방법을; 및 미국특허 제 4,563,184호는 폴리머로 폴리(2-히드록시에틸메타크릴레이트) (poly(2-hydroxyethyl methacrylate: PHEM)을 사용하며, 유기용매로 폴리에틸렌글리콜를 그리고 수소결합 가소제로 디메틸설폭사이드를 사용하여 제조된 합성 창상피복재 및, 실리콘 가아제, 가교 폴리비닐알콜 스폰지, 폴리아마이드, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 레이온 섬유등 합성고분자를 이용하여 제조된 창상피복재를 개시하고 있으나, 상기기술 모두, 생체와의 거부반응, 기계적 성질 및 밀착성의 결여 등의 문제점으로 인공피부로서의 충분한 기능을 발휘하지 못하고 있다.

한편, 최근 미국, 유럽, 일본 등에서는 콜라겐을 이용하여 제조된 인공피부가 소개되고 있는 바, 예를 들어, 미국특허 제 4,294,214호는 콜라겐 또는 화학적으로 변형된 콜라겐을 젤이나 시트 형태로 제조한 인공피부를; 미국특허 제 4,984,540호는 동결건조로 제조된 다공성의 콜라겐 드레싱 시트 재료의 제조를; 미국특허 제 6,051,425호는 서로 다른 특성을 가진 두 개의 스폰지로 구성된 조직배양용 콜라겐 적층 스폰지 제조방법을 개시하고 있으며, 상기 기술들에 따라, 인체 섬유아세포 및 표피세포를 초기에 배양하고, 이를 수화된 콜라겐에 3차원적인 배양을 하여 생인공진피가 개발되어 화상환자 및 성형환자에서 임상 응용할 경우 상당히 좋은 상처 치유 촉진 및 상흔 감소의 효과를 얻는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 기술들은 동물 콜라겐을 이용해야 하므로 그 제조비용이 높아 매우 높은 가격으로 시판되고 있으며, 수화된 콜라겐 젤을 이용하므로 경도가 부족하여 이식 조직으로 이용하는 데는 제한이 있다.

현재 피부이식에서의 이상적 방법은 이식대상자의 조직으로부터 건강한 세포를 얻어서 잘 발달된 미세구조의 기공을 가지는 조직공학용 구조체와 복합화한 다음 조직손상부에 이식하여, 시간경과와 함께 이식된 부위에 증식된 세포로서 조직 전체를 재생하고, 조직공학용 구조체로 사용된 재료는 시간경과에 따라 체내에서 서서히 분해?흡수되도록 하는 것인 바, 이러한 이상적 피부이식을 저렴한 비용으로 가능하게 할 조직공학 구조체용 재료에 대해 활발한 연구가 이루어지고 있다.

한편, 키토산은 자연계에 존재하는 다당류의 일종으로 게, 새우의 껍질과 오징어의 뼈, 곰팡이 및 세균 등의 미생물의 세포벽에 함유되어 있는 키틴을 탈아세틸하여 수득되는 화합물로써, 1980년대 중반부터 그 다양한 산업분야에서 이용되고 있다. 이러한 키토산의 주요 용도는, 과거에는 주로 응집제, 중금속 흡착제, 염료폐수 정화제 등의 폐수처리 분야와 토양개량제, 살충제, 식물항바이러스제, 농약 등 농업분야에 한정되었으나, 키토산의 장점과 다양한 특성이 밝혀지면서 식품과 음료 응용분야, 보건위생 응용분야, 화장품 응용분야, 섬유관련 응용분야, 의약품 응용분야 등으로 그 범위를 더욱 확대해 가고 있다. 특히 1990년대부터 의료용 재료로서 사용가능한 물질로서 주목받으면서 상처 치유제, 인공 피부, 약전성 재료, 혈액 응고제, 인공 신장막, 생분해성 수술용 봉합사, 항균성 재료에서의 키토산 이용이 보고되고 있다.

보다 구체적으로는, 키틴, 키토산 관련 창상피복재에 관해 거의 최초의 특허라 할 수 있는 독일특허 제 1,906,155호, 1,906,159호는 분쇄된 키틴 분말이 상처회복에 우수한 효과를 나타내는 것을 개시하고 있고, 미국특허 제 3,632,754호, 미국특허 3,914,413호는 키틴이 창상치유를 촉진시키며, 라이조자임에 분해되는 성질이 있어 생리적으로 용해될 수 있음을 개시하고 있다. 일본공개특허 소57-143508호에서는 키틴 섬유로부터 제조되는 거즈가 제안되었는데 거즈의 물리적 특성만을 제시하고 있다. 일본공개특허 평5-92925에서는 화상치료제로 이용하기 위해서 키토산과 면, 키틴과 면을 이용하였는데 상처를 보호하고 통증을 완화시켜 주는 효과가 우수하다는 사실을 지적하며 키틴 수폰지의 제조과정에서는 액상 키틴을 1.5 %(w/v) 농도로 물에 분산시키고 폴리스티렌 필름위에 부은 다음 동결 건조시켜 스폰지 형태를 수득하고 있다. 또한, 미국특허 제 4,651,725호는 키틴 섬유 부직포(nonwoven fabric)로 이루어진 창상피복재 제조 방법을; 미국특허 제 4,699,135호는 섬유상 키틴체(fibrous chitin body)의 부직포 또는 섬유상 시트 (fibrous sheet)로 이루어진 창상피복재 제조 방법을; 대한민국 공개특허 제 2001-79260호는 고배양 키토산 단섬유를 이용한 임상의약용 피복재료 제조 방법을; 대한민국 공개특허 제 2001-67991호는 키토산을 함유하는 기능성 섬유의 제조 방법을; 대한민국 공개특허 제 2000-14189호는 키틴, 키토산 알긴산을 이용한 상처치료용 부직포 제조 방법등을 개시하고 있다. 그러나 이러한 통상의 거즈형 드레싱재는 상처분비물의 흡수는 용이하나 외부로부터의 박테리아등 감염에 대한 방어능력이 없고 상처를 건조한 상태로 유지시켜 치료를 지연시키고, 드레싱재가 상처면에 부착하여 교환이 용이하지 못할 뿐만 아니라 신생조직 손상 및 통증을 수반하는 문제점이 있다. 또한 치유 초기 단계에서는 삼출물이 대량 발생하기 때문에 하루에도 몇 번씩 드레싱재를 교환해 주어야하는 단점도 있다.

또한 키틴 필름으로서, 미국특허 제 4,803,078호는 키틴층과 기공을 가지는 팽창된 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 층으로 이루어진 필름 적층 창상피복재 제조 방법을; 대한민국 공개특허 제 2001-16131호는 키틴으로부터 얻은 분자량이 높은 고순도의 키토산을 사용하여 피복능을 획기적으로 향상시키는 무정형 수용성 키토산 필름 제조 방법을 개시하고 있다. 그러나 이러한 필름은 기공이 전혀 형성되지 않아 투습도 및 삼출액 흡수능이 부족하고, 낮은 투습도로 인해 삼출액이 많은 상처에는 사용이 불가능하고 수팽윤 상태가 지속되면 드레싱재가 붕괴되며 정상피부의 침염을 일으키는 등의 단점이 있다.

따라서, 당해 기술분야에는 생체 적합성이 뛰어날 뿐 아니라 형태 유지 기간이 길어 상처 치유 개선효과가 우수하며, 피부의 손상, 수술 및 화상을 포함하는 신체적 외상에 처리하였을 때 상처치유, 살균, 흉터조직방지 및 억제, 면역증진효과, 상처 회복등의 효능을 가지면서 신장율과 인장강도가 뛰어나고, 흡수율이 우수하며, 잘 발달된 균일 크기의 미세기공을 가진, 창상피복재에 대한 요구가 있어왔다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 글리세롤 및 CaCl₂·2H₂O를 포함하고 아세틸화도 70 % 정도의 키토산을 용해시켜 제조된 키토산의 산성 수용액을 동결건조하고 이렇게 수득한 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 중화 및 세척함으로써, 그 구조에 있어서 외측은 기공이 거의 없어 외부로부터의 이물질 및 세균의 침입을 방지하고, 내부 흡수층은 50～300㎛의 기공을 다수 포함하여 삼출액 흡수능 및 고투습도를 가지며, 상처면 접촉층은 10～50㎛의 기공이 다수 존재하여 고흡수도를 갖는 중화 키토산 구조물을 수득하고, 이를 이용한 창상피복재를 제공하고자 한다.

즉, 본 발명의 한 측면은 ⅰ) 글리세롤 및 CaCl₂·2H₂O을 포함하고 탈아세틸화도 70 %인 키토산의 산성 수용액을 동결 건조하여 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 수득하는 단계; ⅱ) 상기 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 95 % 이상의 순수 에탄올, 70 % 이상의 에탄올 수용액, 50 % 이상의 에탄올 수용액 및 물 또는 완충용액으로 차례로 중화/세척하여 잔류 산을 완전히 제거하여 중화된 키토산 구조물을 수득하는 단계; 및 ⅲ) 상기 중화된 키토산 구조물을 다시 동결 건조하여 건조 중화 키토산 구조물을 수득하는 단계를 포함하는 키토산 창상피복재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 한 측면은 상기 방법에 의해 제조된 창상용 피복재 또는 조직 공학용 구조체에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 관해 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 키토산 창상 피복재의 제조방법은 ⅰ) 글리세롤, CaCl₂·2H₂O가 포함된 탈아세틸화도 70 % 내외의 키토산을 용해시켜 키토산의 산성 수용액을 제조한 후 이를 동결 건조하여 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 수득하는 단계를 포함한다.

상기 단계에서 사용된 키토산은 키틴을 탈아세틸화한 것으로, 점도가 2 cps 내지 800 cps이며, 탈아세틸화도는 70 % 내외, 더욱 상세하게는 65 내지 75 %의 것을 사용한다. 상기점도는 0.5 중량% 아세트산(acetic acid) 수용액의 0.5중량% 키토산 용액을 사용하여 20℃에서 브룩필드(Brookfield) 점도계로 측정한 값이다. 70 % 내외의 탈아세틸화도를 가진 키토산을 사용함으로써 본 발명의 창상용 피복재는 우수한 항균활성 및 면역활성을 얻을 수 있다.

상기 키토산의 산성 수용액은 산성(유기산 또는 무기산) 수용액에 대해 1 내지 10 중량%의 농도로 키토산을 용해시켜 제조한다. 키토산의 완전 용해를 위해서는 12 내지 48시간 동안 용해시킨다. 제조된 상기 산성 수용액은 감압처리 또는 실내에서 3 내지 24시간 방치하여 용액안의 공기방울을 완전히 제거하고 1 내지 25 ㎛의 거름종이(filter paper) 또는 거즈로 불순물 및 불용성 잔사를 완전히 제거한다.

상기 키토산의 산성 수용액은 키토산을 유기산 또는 무기산 수용액내에 용해시켜 제조한다. 본 발명에서 사용가능한 유기산 또는 무기산의 예는 초산, 염산, 젖산, 피로피온산, 구연산, 아크릴산, 부틸산, 개미산, 글루타민산, 글루콘산, 글리콜산, 숙신산, 호박산, 말레인산, 아스코르브산, 주석산 및 이들 중 2 이상을 혼합한 혼합산을 포함하며, 유기산 및 무기산 수용액의 농도는 물에 대한 무게비로 0.1 내지 10 중량% 이다.

상기 키토산의 산성 용액에는 글리세롤이 필수적으로 첨가되는데 산성 수용액에 대하여 무게비로 5 내지 30중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 글리세롤을 5 중량% 미만으로 첨가하면 미세한 기공의 형성과 인장강도 및 신장율의 증가를 기대하기 어렵고, 30중량%를 초과하면 글리세롤의 농도가 너무 높아 키토산 폼 드레싱 자체가 형성되지 않았다.

또한 본 발명의 키토산 산성 수용액에는 CaCl₂·2H₂O가 첨가되는데, CaCl₂·2H₂O를 산성 수용액에 대해 무게비로 0.001 내지 1 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 본 발명과 같이 CaCl₂·2H₂O를 사용할 경우, Ca²⁺이온과 키토산의 아민기(-NH₂)와의 상호결합을 통해 키토산과 키토산 사이의 결합을 유도하여 인장강도가 획기적으로 증가된 기계적 물성이 우수한 중화 키토산 폼 드레싱을 얻을 수 있다.

상기 제조된 키토산 산 수용액은 소정의 형상 및 크기의 디쉬(dish)에 넣고, 이를 동결 건조하여 일정한 크기의 기공이 형성된 스폰지상의 구조물을 제조한다.

동결 건조라 함은 재료를 동결시킨 다음 높은 진공장치 내에서 액체상태를 거치지 않고, 기체상태의 증기로 승화시켜 건조하는 방법으로, 일반의 건조방법보다 훨씬 고품질의 제품을 얻을 수 있고, 동결된 상태에서 수분이 제거되므로 건조된 제품은 가벼운 스폰지나 폼 형태를 가지는 특징을 가지고 현재 식품과 제약, 미생물의 건조에 이용되는 고품질의 상품을 얻을 수 있는 건조방법이다. 본 발명에서 상기 동결건조는 바람직하게는 예비동결 및 승화건조의 과정으로 나누어 수행한다.

예비 동결시, 동결온도는 건조품의 품질에 큰 영향을 미치므로 이의 조절에 세심한 주의가 요구되는데, 본 발명에서는 영하 10 내지 영하 80 ℃ 또는 액체질소를 이용하여 영하 140 내지 영하 180℃에서 예비동결 처리한다. 승화건조는 키토산 용액에 존재하는 유기용매를 제거시키는 과정으로 이 때, 수분은 동결층의 윗 부분으로 서서히 제거되어 키토산 폼 드레싱재를 남기고 승화면은 아래로 내려가 결국 동결층은 사라지고 키토산 폼 드레싱재가 얻어진다. 동결건조시, 본 발명에서는 건조 챔버내의 온도를 영하 10 내지 30 ℃에서 진공도 10 mmHg 이하로 키토산 용액을 진공 건조시켜 스폰지상 키토산 구조물을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 제조방법의 ii) 단계로서, ⅰ)단계에서 수득한 키토산 구조물을 a) 95 % 이상의 순수 에탄올, b) 70 % 이상의 에탄올 수용액, c) 50 % 이상의 에탄올 수용액, 및 d) 물 또는 완충용액으로 차례로 중화 및 세척하여 잔류 산을 완전히 제거하는 단계가 포함된다. ⅰ)단계에서 수득한 폼 드레싱상의 키토산 구조물은 폼 드레싱내에 유기산을 그대로 함유하고 있는 바, 본 단계에서 잔류 유기산이 완전히 제거된다. 종래기술은 이 경우, 염기성 용액으로 중화한 후 물 또는 완충액을 사용해 세척하지만, 본 발명자들의 연구에 따르면, 이와 같은 염기성 용액의 사용시, 수득된 폼 드레싱이 염기성 용액과 접촉하면서 전체적으로 수축 또는 심한 뒤틀림 현상이 일어나 처음의 형태를 그대로 유지할 수 없게 되거나 강도의 현저한 저하를 유발한다. 본 발명자들은 상기 문제를 인식하고 이를 효과적으로 해결하기 위해, 순수 에탄올, 에탄올 수용액(즉, 물과 에탄올의 혼합물) 및 물 혹은 완충액(buffer)의 순으로 키토산 폼 드레싱를 중화, 세척하여 잔류 산을 완전히 제거하였다. 본 발명에 따른 방법의 경우, 염기성 용액을 사용하지 않고 에탄올, 물과 에탄올의 혼합물, 물 또는 완충액을 차례로 사용하여 단계별로 잔류 유기산을 완전히 제거하므로, 폼 드레싱의 수축이나 뒤틀림 현상이 전혀 일어나지 않고 동결 건조된 그대로의 형태를 유지할 수 있고, 미세기공이 잘 발달된 폼 드레싱재를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 중화, 세척과정에서 살균까지 이루어져 더욱 유리하다.

본 발명에 따른 방법은 ⅲ) 중화가 완료된 키토산 구조물을 다시 동결 건조하는 단계를 포함한다. 본 단계의 동결 건조는 전술한 바와 같다. 본 단계를 거치면, 소정의 크기를 가지는 미세기공이 균일 분포된 건조 중화 키토산 구조물을 수득할 수 있다.

본 발명의 키토산 폼 드레싱을 이용한 창상피복재는 도 2에 나타난 바와 같이 외층, 내부 흡수층 및 상처면 접촉층으로 구성되며 0.1～20 mm의 두께이며, 상기 내부 흡수층은 직경 50～300㎛의 기공을, 상기 상처면 접촉층은 직경 10～50㎛의 기공을 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같은 단계를 거쳐 수득된 중화 키토산 구조물은 생물학적 기능이 우수한 탈아세틸화도 70 % 내외의 키토산을 사용함으로써 항균성, 면역활성증강, 생체적합성 뿐만 아니라 세균 및 이물질의 침입을 방지하고, 고투습도, 고흡수도의 특성과 치료 후의 반흔을 최소화 하였으며, 특히 본 발명에서 키토산의 산성 수용액에 글리세롤 및 CaCl₂·2H₂O를 포함하여 키토산만으로 제조된 것보다 신장율, 인장강도가 획기적으로 증가되고, 보다 잘 발달된 균일크기의 미세 기공을 포함하므로 상처치유속도가 기존의 제품보다 탁월한 창상 피복재 또는 중화 건조 키토산 구조물을 이용한 조직공학적 구조체로 사용될 수 있다. 조직 공학용 구조체로서는 예를 들면, 피부 섬유아세포(fibroblast), 각질세포(keratinocyte), 연골세포, 간세포, 혈관내피세포 배양을 위한 조직 공학용 구조체 등이 있다.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예

하기와 같은 방법으로 각 실시예 및 비교예에서 수득된 창상피복재의 물성을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(1) 기계적 물성 (인장강도, 신장율)

인장시험기(Instron 5565)로 JIS-K-6401에 의거하여 측정하였다.

(2)흡수도 %

키토산 창상피복재를 5 cm × 5 cm의 크기로 자른 후 50 OC 오븐에서 24시간 건조시킨 후 초기무게(A)를 측정하고 증류수에 24시간 동안 침지시킨 후 꺼내어 표면의 물기를 제거한 후 무게(B)를 측정하고 하기 식을 이용하여 계산하였다.

흡수도 % = (B-A)/A × 100

(3) 기공 크기

주사전자현미경을 사용하여 키토산 창상피복재의 양쪽 표면과 단면의 기공 크기를 측정한다.

실시예 1

글리세롤이 5중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.01중량% 함유된 1.2중량%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps (0.5 중량% 아세트산의 0.5 중량% 키토산 용액을 제조하여 브룩필드 점도계로 20 ℃에서 측정) 및 탈아세틸화도 71 %의 키토산의 3 중량%의 수용액을 제조하였다. 수득된 용액을 여과하여 불용성 물질을 제거한 후 상기용액 60 g을 12× 12 cm의 플라스틱 접시에 넣은 후 상온에서 24시간 방치하여 용액안의 공기를 완전히 제거하였다. 상기 용액을 영하 70℃의 초저온냉동고에서 24시간 예비 동결한 후, 영하 20℃에서 48시간 승화 건조하여 폼 드레싱의 키토산 구조물을 수득하였다. 수득한 키토산 구조물을 95 %에탄올 1 L로 2회 이상세척하고, 다시 70 % 에탄올 1 L로 2회 이상 세척하고, 50 % 에탄올 1 L로 2회 이상 세척한 후, 증류수 1 L로 수회에 걸쳐 세척하였다. 세척된 키토산 구조물을 다시 -70℃의 초저온 냉동고에서 24시간 동결한 후 영하 20 ℃에서 24시간 건조하여 일정한 크기의 미세 기공이 균일 분포한, 다공성의 두께 약 3 mm의 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

실시예 2

글리세롤이 10중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.05중량%함유된 1.2%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps 및 탈아세틸화도 67 %의 키토산의 3중량%의 수용액을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

실시예 3

글리세롤이 10중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.01중량% 함유된 1.2%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps 및 탈아세틸화도 74 %의 키토산의 4중량%의 수용액을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

실시예 4

글리세롤이 10중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.05 중량% 함유된 1.2중량%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps 및 탈아세틸화도 74 %의 키토산의 4중량%의 수용액을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

실시예 5

글리세롤이 10중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.1중량% 함유된 1.2중량%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps 및 탈아세틸화도 74 %의 키토산의 4중량%의 수용액을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

실시예 6

글리세롤이 10중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.1중량% 함유된 1.2중량%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps 및 탈아세틸화도 72 %의 키토산의 5중량%의 수용액을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

실시예 7

글리세롤이 15중량% 및 CaCl₂·2H₂O가 0.1중량% 함유된 1.2중량%의 아세트산 수용액을 사용하여, 점도 11 cps 및 탈아세틸화도 72 %의 키토산의 5중량%의 수용액을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다층구조의 중화 키토산 창상피복재를 제조하였다.

비교예 1

1 중량 %의 초산수용액 97 g에 점도가 1446 cps, 탈아세틸화도가 94 %인 키토산 3g을 넣고 교반기를 사용하여 저어주면서 용해시켜서 투명한 용액을 제조한다. 제조된 키토산 용액을 4 ℃에서 12 시간 동안 숙성시켰다. 숙성한 키토산 용액을 테프론 필름상에서 두께 조절이 가능한 필름 메이커를 사용하여 300mm 두께의 필름상으로 형성시켰다. 형성된 키토산 필름을 상온에서 12 시간동안 건조처리한 결과 상기에서 요구하는 두께를 갖는 수용성 키토산 필름이 수득되었다.

비교예 2

정량한 키토산(탈아세틸화도 : 84 %, 분자량 : 400,000)을 0.5중량% 용액이 되도록 1v/v% 포름산 수용액에 완전히 용해하였다. 이 용액을 무균 후드 내에서 감압 처리하여 용액안의 공기방울을 제거하였다. 20 ml의 용액을 지름 100 mm의 플라스틱 배양접시에 넣어, - 70 OC의 초저온 상태에서 48시간 정치하였다. 이 냉동용액은 키토산 스폰지 인공진피를 얻기 위하여 72시간 이상 냉동건조하였다. 얻어진 키토산 스폰지 인공진피는 중화용 알카리용액인 2.0 M 수산화암모늄의 수용액으로 6회 이상 세척하였다. 이렇게 하여 두께 약 2 mm의 스폰지형 인공진피를 제조하였으나 스폰지의 형태가 완전히 수축되고 뒤틀려 소망하는 형태의 스폰지를 수득할 수 없었다.

본 발명에 따른 키토산을 이용한 창상피복재는 섬유, 필름, 파우더의 형태를 가지는 키토산을 이용하는 종래기술과 비교하여 인장강도와 신장율이 획기적으로 증가하여 기계적 물성이 개선되었으며, 소정의 균일크기의 미세기공을 가지고 있으므로 표면적이 넓어져 흡수도가 향상되었고, 우수한 공기투과성 및 상처부위에서 배출되는 분비물의 포집 및 제거능력이 개선될 수 있어 창상 치유시 치료 후에 반흔을 최소화하며 상처치유속도도 기존 제품보다 빠른 효과를 나타낸다.

또한 탈아세틸화도가 70 % 내외인 키토산을 사용함으로써 항균성, 면역활성증강, 생체적합성 뿐만 아니라 세균 및 이물질의 침입을 방지하고, 고투습도, 고흡수도의 특성과 치료후의 반흔을 최소화 하였으며, 세척 및 중화단계에서 염기성 용액 대신에 에탄올, 에탄올수용액 및 물 혹은 완충액을 사용함으로써 최종 창상피복재 및 폼 드레싱재의 문제점인 수축이나 비틀림을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 키토산 창상 피복재의 외측, 내부 흡수층 및 미세다공성 상처면 접촉층으로 이루어진 단면의 모식도이다.

도 2는 본 발명에 따른 키토산 창상 피복재의 양쪽 표면과 단면의 주사현미경 사진이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 ... 외측

2 ... 창상피복재의 내부 흡수층

3 ... 상처면 접촉층

4 ... 외측 표면

5 ... 상처면 접촉층 표면

6 ... 내부 흡수층 단면

Claims

ⅰ) 글리세롤 및 CaCl₂·2H₂O가 포함하는 키토산의 산성 수용액을 동결 건조하여 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 수득하는 단계;

ⅱ) 상기 폼 드레싱상의 키토산 구조물을 a) 95 % 이상의 순수 에탄올, b) 70 % 이상의 에탄올 수용액, c) 50 % 이상의 에탄올 수용액, 및 d) 물 또는 완충용액으로 차례로 중화 및 세척하여 잔류 산을 완전히 제거하여 중화된 키토산 구조물을 수득하는 단계; 및

ⅲ) 상기 중화된 키토산 구조물을 다시 동결 건조하여 건조 중화 키토산 구조물을 수득하는 단계를 포함하는 키토산 창상 피복재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 ⅰ)단계의 키토산은 2 cps 내지 800 cps의 점도 및 65 % 내지 75 %의 탈아세틸화도를 갖고, 전체 산성 수용액의 대하여 1 내지 10중량%로 사용된 키토산 창상 피복재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 ⅰ)단계의 산성 수용액에 글리세롤이 5 내지 30 중량%로 첨가된 키토산 창상 피복재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 ⅰ)단계의 산성 수용액에 CaCl₂·2H₂O가 0.001 내지 1 중량%로 첨가된 키토산 창상 피복재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 ⅰ)단계의 동결건조는 예비동결 및 승화건조과정으로 나누어 수행하며, 예비동결과정은 영하 10℃ 내지 영하 80℃ 또는, 액체질소를 이용하여 영하 140℃ 내지 영하 180℃에서 수행하고, 동결건조과정은 영하 20℃ 내지 30℃에서 진공 건조하여 수행하는 키토산 창상 피복재의 제조방법.
상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 중화 키토산 창상 피복재.
제 6항에 있어서, 상기 창상 피복재가 외층, 상처면 접촉층, 내부흡수층으로 이루어지고, 두께가 0.1～20 mm이며, 상기 상처면 접촉층이 직경 10～50㎛의 기공을 포함하고, 상기 내부흡수층이 직경 50～300㎛의 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 중화 키토산 창상 피복재.
상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 건조 중화 키토산 구조물을 이용한 조직공학용 구조체.