KR20060011503A - 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 주성분으로 함을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔 및 1) 물에 CMC와 PEG를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계(단계 1); 2) 상기 단계 1의 수용액을 포장백에 넣은후 질소로 퍼징하는 단계(단계 2); 3) 상기 단계 2의 퍼징된 백을 밀봉하는 단계(단계 3); 4) 상기 단계 3의 밀봉된 백을 2개의 플라스틱 판 사이에 끼워 넣는 단계(단계 4); 5) 상기 단계 4의 플라스틱 판 사이에 스페이서를 넣어 두께를 조절하여 시트 형태로 성형하는 단계(단계 5); 및 6) 상기 단계 5의 성형된 시트를 방사선으로 조사가교 및 멸균하여 최종 수화겔을 얻는 단계(단계 6)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법에 대한 것으로서, 각종 외과적 수술 후에 일어나는 후유증 중의 하나인 장기의 유착 현상을 방지함과 아울러, 장기 유착 방지막 또는 수화겔로 사용하기에 적합한 유연성, 조직적합성, 체내흡수성 및 제조용이성을 제공할 뿐만 아니라, 상기 수화겔을 제조하면서 동시에 멸균을 겸할 수 있는 등에 이점을 제공한다.

유착 방지, 수화겔, 방사선, 방사선 가교, 천연 고분자, 생분해

Description

장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법{HYDROGEL FOR REDUCING SURGICAL ADHESIONS AND ITS PREPARATION}

도 1은 본 발명에 따라 제조된 수화겔의 팽윤도를 나타낸 그래프이고,

도 2는 본 발명에 따라 제조된 수화겔의 압축 강도와 탄성율을 나타낸 그래프이며,

도 3은 본 발명의 일 실시 형태인 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌글리콜이 88 대 12로 조성된 수화겔과 점막(mucosa)과의 접착력을 나타낸 그래프이며,

도 4는 접착 정도와 접착력 평가를 위해 맹장과 주변 복막의 처리 과정을 나타낸 것으로:

도 4A는 맹장에 상처(abrasion injury)를 만드는 과정이고;

도 4B는 인접 복막에 상처를 내는 과정을 나타낸 것이고; 및

도 4C는 상처에 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수화겔을 분쇄한 겔용액을 상처에 도포하는 과정을 보여 주는 사진이며;

도 5는 대조군으로 맹장과 장막에 상처를 내고 봉합한 다음 일정 시간 경과 후의 부검 사진으로:

도 5A는 14일 경과후 부검한 것;과

도 5B는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수화겔을 분쇄하여 제조한 겔용액을 도포하고 14일 경과후 부검한 것을 나타낸 사진이며,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수화겔을 삽입한 후 일정 시간 경과 후의 시료의 생체 흡수도를 나타낸 사진으로 각각 0시간 경과후(도 6a), 3일 경과후(도 6b), 7일 경과후(도 6c) 및 14일 경과(도 6d)한 때의 사진이다.

본 발명은 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외과적 수술 후에 일어나는 후유증 중의 하나인 장기의 유착을 방지하기 위하여 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 주성분으로 함을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법에 대한 것이다.

유착(adhesion)이란 수술을 시행하는 과정에서 공기와의 접촉 등 때문에 생체 조직의 다른 기관들이 서로 붙어버리는 경우를 말하는 것으로, 각종 외과적 시술 후 또는 외상, 염증 등에 의한 조직 손상에 대해 자연적인 상처 치유가 일어나는 과정에서 섬유 조직(fibrous tissue)이 과도하게 발생하여 주변의 조직이나 기관과 비정상적인 접합이 일어나게 되는 현상을 일컫는다.

일반적으로, 수술 후 장기유착 발생율은 비정상적인 시술의 경우 60~95%에 이르는 것으로 보고되고 있다. 개복 수술 후 많은 빈도로 유착이 발생하며 이 중 일부는 자발적으로 분해가 되기도 하지만, 대부분의 경우 상처 치유 후에도 유착이 존재하여 각종 후유증을 유발하기도 한다. 예를 들어, 복강 수술 후 유착으로 인해 발생하는 후유증으로는 장기능 장애, 장폐색 및 만성통증 등이 있으며, 특히 산부인과 수술 후의 유착은 불임을 유발하게 된다.

특히 문제가 되는 것은, 골반에 유착이 발생하는 경우, 만성통증, 성기능장애, 불임 등의 원인이 되기도 하고, 척추 수술 후 유착이 발생하게 되는 경우에는 신경이 압박되어, 이러한 유착을 방지하기 위한 제 2차 수술이 요구되기도 한다.

또한, 제왕절개술시에는 자궁내부에서 신속하게 아기를 꺼내야 하는데 이들 장기가 붙어있으면 자궁까지 도달하기위해 이들 장기를 서로 분리하는데 시간이 많이 걸리게 되고, 너무 유착이 심하면 방광이나 장의 손상이 오기도 하며, 외과적으로 수정란을 난관 또는 자궁에서 채취하거나 이식하였을 때 이들 생식기관에 유착이 일어나게 되면 착상의 장애를 가져와서 수태율의 저하를 일으키는 요인이 되고 있다.

이러한 유착 발생은 경제적으로도 큰 부담이 되고 있으며, 1988년 미국 통계 자료에 의하면, 복부 수술 후 유착으로 인한 합병증의 치료에 사용된 비용이 무려 12억 달러에 이르는 것으로 보고 되고 있다. 복부 수술후 유착에 의해 발생하는 합병증으로는 소장 폐쇄가 49~74%, 불임이 15~20%, 만성 골반 통증이 20~50% 그리 고, 후속 수술시 천공이 19%에 이르는 것으로 조사되었다.

이러한 유착을 방지하기 위한 방법으로는 수술시 상처를 최소화 하거나 항염제의 사용 혹은 섬유소 형성을 막기 위한 혈전증 치료제인 조직형 혈전 용해제(Tissue Plasminogen Activator; tPA)를 활성화시키는 방법이 있고, 최근에는 물리적 장벽(physical barrier, colonization)을 사용하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 상기 물리적 장벽은 조직의 상처가 치유되는 동안 인접한 조직 사이에 유착이 형성되는 것을 막아 준다.

일반적으로, 상기와 같은 유착 방지 재료로 사용하기 위해서는 상처가 치유되는 기간 동안 유착 방지 역할을 한 다음 생분해되어야 한다. 즉, 상기와 같은 물리적 장벽은 상처의 치유가 끝난 후에 분해 또는 흡수되어 제거되어야 하는데, 이 경우 장벽(barrier)용 재료 자체 혹은 그 분해 산물이 인체에 무해하여야 한다. 그러나, 지금까지 사용된 유착방지제는 상처 치유 기간 중에 너무 빨리 생분해되거나 생체적합성이 부족하여 만족스런 결과를 보여주지 못했다.

일례로, 존슨 엔 존슨(Johnson & Johnson)사가 재생 셀룰로오스(oxidized regenerated cellulose)를 직물로 직조하여 만든 인터시드 티씨7(Interceed TC7)을 시판하고 있다. 그러나, 이 물질은 혈액이 풍부한 환경에서는 적용할 수 없는데, 그러한 환경에서는 장벽 기능을 상실하기 때문이다. 아울러, 여러 동물 실험(J. of Surgical Research, 68, 126-132, 1997) 및 임상 실험 결과를 보면 장기 유착 방지에 대한 효과는 미미한 것으로 나타나고 있다.

미국 등록특허 제6,133,325호에서도 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌옥사이드를 물에 용해시키고 건조하여 막을 제조하는 유착 방지막에 대해 개시하고 있다. 그러나, 상기 재료는 중성의 용액에서 쉽게 용해되는 문제점 때문에 장시간 유착 방지 효과를 기대하기는 어려웠다.

Douglas B. 등은 히아룬산(hyaluronic acid) 수용액에 염화철을 첨가하여 겔을 제조한 후 유착 방지제로 사용하는 연구를 수행하였다(Fertility and Sterility, Vol 68, No.1, 37, 1997). 그러나, 상기 히아룬산은 생체 내에서 너무 쉽게 분해되는 문제점 때문에 유착 방지 효과는 매우 낮았다.

Peter B. Arnold 등은 콜라겐 겔이나 필름으로 장기 유착 방지 실험을 수행하였는데, 70% 유착을 방지하는 것으로 평가하였다(Fertility and Sterility, Vol.73, No.1, 157, 2000).

미국 등록특허 제5,017,229호, 제5,527,893호 및 제5,760,200호 등에서는 폴리사카라이드의 일종인 히아루산(hyaluronic acid, HA) 및 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose, CMC)를 이용한 유착 방지 방법에 대하여 개시하고 있다. HA와 CMC를 주요 성분으로 하고 여기에 EDC(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride)를 반응시키면 그 일부가 카르복시 말단기와 반응하여 양전하를 띠게 되고 이것이 음전하를 띠는 카르복시 말단기와 반응하여 자발적으로 다가전해질 착물(polyelectrolyte complex)을 형성하게 된다. 이는 고분자 내에 양전하와 음전하가 공존하는 형태의 화합물로 이런 형태의 화합물은 고분자 내의 이온 결합에 의해 쉽게 분해되거나 용해되지 않는 수화겔 구조를 갖게 된다. 상기 수화겔을 건조시키면 큰 흡수성을 가지며 생체 내에서 쉽게 분해되지 않는 방지막이 만들어진다.

그러나, 이때 사용되는 EDC는 생체 독성을 갖고 있으므로 제조 공정 중에 이를 제거하기 위하여 오랜 시간동안 투석을 해야 하며, 원료인 히아룬산은 매우 고가의 물질이므로 제조되는 필름의 원가가 높아지는 문제점이 있다.

또한, 상기 등록특허에 의하여 제조된 필름은 건조시의 유연성 및 강도가 약하여 매우 부서지기 쉬우며 수화 반응(hydration)이 진행되면서 빠른 속도로 겔화(gelation)되므로, 일단 수분이 존재하는 생체 조직에 적용한 후에는 다시 떼어 내어 재시술을 할 수 없는 등(Surg. Clin. Nor. Am., 1997, 77:3, 671-688) 취급 및 시술에 어려움이 있었다.

상기에 언급된 기술 이외에 덱스트란(dextran), 합성 고분자인 폴리에틸렌그리콜-폴리프로필렌 글리콜(polyethylene glycol-polypropylene glycol; PEG-PEG, Poloxamer), 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol) 및 고어-텍스(Gore-Tex) 등이 장기 유착 방지제로 알려져 있다.

대한민국 등록특허 제135707호에서도 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose)와 덱스트란 70(dextran 70)을 함유한 사람 및 동물의 복강장기 유착방지제에 대하여 개시하고 있다. 대한민국 등록특허 제416104호는 수 용성 알긴산염과 카르복시메틸 셀룰로오스를 주성분으로 하고, 상기 수용성 알긴산염이 칼슘이온에 의해 선택적으로 가교화됨으로써 세미-IPN(semi-interpenetrating network) 구조를 갖는 유착방지제에 관해 개시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제316200호는 생체분해성 재생셀룰로오스 부직포에 유착방지수단을 포함시킨 유착방지포와 생체분해성 재생셀룰로오스 부직포에 지혈수단을 포함시킨 지혈포를 생체분해성 접착제로 부착하여 일체로 구성한 외과수술용 유착방지제에 대해 개시하고 있다.

아울러, 본 발명자는 대한민국 등록특허 제333317호에서 폴리비닐피롤리돈 합성 고분자를 키토산, 키토산과 폴리에틸렌옥사이드, 또는 알긴산나트륨과 폴리에틸렌옥사이드와 혼합하여 제조하는 수화겔 드레싱 제조 방법을 개시한 바 있고, 대한민국 등록특허 제372560호에서 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 숯으로 구성된 숯 충진 수화겔 드레싱 및 고분자 수용액을 동결융해하여 시트 형태로 성형한 다음 방사선을 조사하여 수화겔 드레싱을 제조하는 방법을 개시한 바 있으며, 대한민국 공개특허 제2004-0051130호에서 빠른 상처 치유 능력과 피부 재생에 유용하게 이용될 수 있는 소디움 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리올, 알긴산 나트륨 및 물을 함유하는 상처 치료용 수화겔의 제조 방법을 개시한 바 있다.

그러나, 상기한 종래 기술 어떠한 문헌에도 본 발명이 제공하는 소디움 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌글리콜로 이루어진 고형분을 포함하는 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법에 대하여는 교시되어 있지 않다.

즉, 현재까지 개발된 재료들이 장기 유착 방지에 대한 높은 가능성을 보여 주고는 있지만, 아직 완벽한 유착 방지 기능을 갖는 재료는 보고된 바가 없다. 또한, 현재까지는 주로 유착 방지에 대해 화학적인 가교 방법을 이용하기 때문에 여기에 사용되는 가교제 또는 첨가제를 합성 후 제거해야 하는 불편함과 제거 후에는 잔류 독성의 존재로 다시 멸균 처리를 해야 하는 등 복잡한 공정이 문제로 있었다.

따라서, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점들 즉, 유착 방지 기능의 낮은 효율과 가교제 또는 첨가제의 합성, 제거 및 멸균 처리를 거치는 공정의 복잡성 등의 문제를 해결하기 위하여 연구한 결과, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌글리콜로 조성된 수화겔을 제공함으로써 상기 문제점들을 해결할 수 있음을 알아 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 각종 외과적 수술후 일어나는 후유증 중의 하나인 장기 유착에 대한 방지 효율을 높이고, 유착방지막의 제조와 처치 및 멸균을 동시에 처리할 수 있는 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 조성된 장기 유착 방지 수화겔을 제공한다.

또한, 본 발명은: 1) 물에 CMC와 PEG를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계(단계 1); 2) 상기 단계 1의 수용액을 포장백에 넣은후 질소로 퍼징하는 단계(단계 2); 3) 상기 단계 2의 퍼징된 백을 밀봉하는 단계(단계 3); 4) 상기 단계 3의 밀봉된 백을 2개의 플라스틱 판 사이에 끼워 넣는 단계(단계 4); 5) 상기 단계 4의 플라스틱 판 사이에 스페이서를 넣어 두께를 조절하여 시트 형태로 성형하는 단계(단계 5); 및 6) 상기 단계 5의 성형된 시트를 방사선으로 조사가교(irradiation crosslinking) 및 멸균하여 최종 수화겔을 얻는 단계(단계 6)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

고분자를 이용한 장기 유착 방지 수화겔은 여러 가지 기능적인 장점을 갖더라도 기계적 성질이 만족되지 않으면 취급상 문제가 많다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 적절한 방사선 조사선량은 물론 적절한 고분자 및 적절한 분자량을 갖는 고분자를 선택하여야 한다. 분자량이 큰 고분자의 경우 서로 혼합했을 때 구성 성분간의 특별한 상호 작용이 없으면, 상용성이 없거나 매우 작아서 상분리(phase separation)가 일어나 최종 물성이 저하될 수 있기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 요인을 고려하여 적절한 고분자 물질과 적절한 방사선 조사선량을 결정하였다.

본 발명에 따른 수화겔의 일 구성요소로 사용되는 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 고분자의 치환도는 0.5~2.8인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 0.8~2.8의 것이다. 치환도가 0.5 미만인 경우에는 방사선에 의해 가교(cross-linking)가 되지 않으며, 치환도가 2.8을 초과하게 되는 경우에는 친수성 유기 용매에 용해되기 때문에 불균일한 반응이 발생되어 바람직하지 않다.

폴리에틸렌글리콜(PEG)은 수화겔의 유연성 향상과 수화겔의 가교도를 적절히 조절하는 특징이 있다. 본 발명에 따라 수화겔의 일 구성요소로 사용되는 폴리에틸렌글리콜의 분자량은 200~5,000인 것이 바람직하다. 분자량이 200 미만인 경우에는 고분자 용액의 점도가 매우 낮아 겔화율도 낮고 겔 강도도 낮아 체내에서 액상으로 독성을 일으켜 염증을 유발할 우려가 있다. 또한, 폴리에틸렌글리콜은 인체 내에서 분해될 수 있어야 하는데, 분자량이 5,000을 초과하게 되면 신장에서 걸러지지 않을 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 소디움 카르복시메틸셀룰로오스는 수용액 내 3~40 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 3 중량% 미만의 수용액으로 수화겔이 만들어질 경우 유착 방지막으로 사용될 만한 겔 강도를 얻을 수 없으며, 40 중량%를 초과하게 되는 경우 점 도가 너무 커서 용액으로 만들 수 없다.

또한, 수분이 없는 건조한 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(SCMC)에 방사선을 조사하게 되면 가교 구조를 갖도록 할 수 없으므로, 상기 소디움 카르복시메틸셀룰로오스를 증류수에 혼합한 용액이나 페이스트 상으로 만든 후 방사선 조사해야만 상기 소디움 카르복시메틸셀룰로오스를 가교시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 소디움 카르복시메틸셀룰로오스의 가교는 화학적인 방법과 방사선 가교법을 이용할 수 있는데, 본 발명에서는 방사선 가교법을 이용하였다.

방사선 가교법이 유해한 화학 가교제나 개시제를 사용하지 않기 때문에 가교 후 잔류 가교제나 개시제를 제거할 필요가 없고, 가교와 동시에 멸균을 겸할 수 있는 특징이 있다. 또한, 가교 과정에서 개시 반응의 온도 조절이 필요 없으므로 필요한 적정 온도를 선택할 수가 있어 열을 가하지 않아도 되고, 기체, 액체 상태에서는 물론 고체 상태에서도 가교가 가능한 특징이 있다. 아울러, 방사선 조사량만 조절하면 조성물을 변화시킬 필요없이 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 등의 특징이 있기 때문에 본 발명에서는 방사선을 이용한 가교 방법을 채택하였다.

방사선으로는 통상의 감마선(γ-rays) 또는 전자선(β-rays)을 사용할 수 있다. 방사선을 조사함으로써 고분자를 가교시키는 것과 동시에 수화겔 내 오염된 미생물이나 균 또는 생성된 독소 등까지 멸균할 수 있는 유리한 작용효과가 있다.

특히, 감마선 멸균은 강한 고(高)침투력과 살균력으로 완전 밀봉된 상태로 멸균함으로써 실험이나 수술에 사용하기 전까지 2차적인 조작이 필요 없으며, 또한 감마선 멸균은 상기 밀봉된 수화겔 내부는 물론 조직 내부에 오염된 미생물이나 생성된 독소까지 완전 제거하여 조직이완이나 후가공으로부터 용출된 균을 통한 재오염으로부터 무균 상태를 보증한다.

이때, 방사선 조사선량은 10~100kGy인 것이 바람직하다. 살균을 위해 요구되는 최소 선량은 약 10kGy이며, 방사선의 조사선량은 10kGy 이상이 되어야 가교와 살균 과정을 동시에 처리할 수 있게 된다. 반면, 조사선량이 100kGy를 초과하게 되면 흡수율이나 겔강도가 오히려 감소하여 바람직하지 않다.

한편, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스 수화겔은 조직에 너무 세게 달라붙는 경향이 있는데, 이는 재료와 단백질 간에 화학적인 상호작용으로 재료가 상처에 달라 붙기 때문이다. 따라서, 단백질의 흡착 및 세포의 점착이 적은 폴리에틸렌글리콜을 혼합하여 수화겔을 제조한다. 폴리에틸렌글리콜이 첨가된 수화겔은 일단 물의 팽윤도가 대단히 증가되는 것을 확인할 수 있다.

혈액과 닿는 재료를 만들 때 가장 문제가 되는 것 중의 하나가 혈전 현상인데, 일반적으로 단백질 흡착에 의해 혈소판이 흡착되어 혈전이 생긴다. 그러나, 폴리에틸렌글리콜은 물과의 계면에서 매우 작은 표면 자유 에너지를 갖기 때문에 항혈전성을 나타낸다. 따라서, 혈액과 불가피한 재료로 사용할 때 폴리에틸렌글리 콜 또는 그 유도체를 사용한다.

상기 폴리에틸렌글리콜은 수용액 내 0.3~15 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.4~10.64 중량%이다. 이때, 0.3 중량% 미만의 수용액은 윤활성이 너무 낮으며, 15 중량%를 초과하게 되면 윤활성은 증대되나 수화겔의 조직에 대한 점착성이 너무 낮아 환부에 적용 후 흘러내리는 단점이 있어 바람직하지 않다.

상기 수화겔은 고형화·안정화된 소디움 카르복시메틸셀룰로오스/폴리에틸렌글리콜을 함유한 겔을 물리적으로 분쇄하여 증류수에 침지시켜 전체적으로 증류수에 고르게 분산되어 있는 상태인 경우를 포함한다.

3차원 망상 구조를 갖고 있는 수화겔은 생체 조직과 비슷한 물리적 성질을 갖고 생체 조직과의 적합성이 뛰어난 장점이 있기는 하지만 팽윤 후에 기계적 강도가 급격히 저하된다고 보고되어 있다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 수화겔은 시간이 지남에 따라 팽윤 증가에 따른 기계적 물성의 저하가 크지 않다.

또한, 본 발명에 의한 수화겔은 각종 외과적 수술 후 일어나는 후유증 중의 하나인 조직과 조직 또는 기관 간의 장기 유착을 방지하기 위한 기본 특성, 즉, 상처 부위에의 부착 용이성, 투명성, 취급 용이성, 생분해성, 저장성, 멸균 및 미생물로부터의 감염 예방 등이 가능한 특성을 갖고 있다.

또한, 본 발명은 물에 CMC와 PEG를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 수용액을 포장백에 넣은후 질소로 퍼징하는 단계(단계 2); 상기 단계 2의 퍼징된 백을 밀봉하는 단계(단계 3); 상기 단계 3의 밀봉된 백을 2개의 플라스틱 판 사이에 끼워 넣는 단계(단계 4); 상기 단계 4의 플라스틱 판 사이에 스페이서를 넣어 두께를 조절하여 시트 형태로 성형하는 단계(단계 5); 및 상기 단계 5의 성형된 시트를 방사선으로 조사가교(irradiation crosslinking) 및 멸균하여 최종 수화겔을 얻는 단계(단계 6)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법을 제공한다.

상기 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법 중 상기 단계 3은 단계 2에서 질소로 퍼징된 수용액을 포장하는 단계로서 통상의 포장 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌과 같은 고분자 필름을 사용할 수 있다.

상기 단계 6의 방사선으로는 통상의 감마선(γ-rays) 또는 전자선(β-rays)을 사용할 수 있다. 이때, 방사선 조사선량은 상기에 기술한 바와 같은 이유로 3~100kGy인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10~100kGy이다.

본 발명에 따른 수화겔을 실험용 쥐의 맹장과 인접한 복막에 상처를 내어 그 유착정도를 확인하였더니 Grade 0.1±0.3의 상당히 높은 유착방지 효능을 보였고, 상기 수화겔의 생체 흡수 진행정도 역시 수술후 14일 경과 후에는 본 발명의 수화겔이 완전히 생분해되어 흔적이 없어진 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명에 따른 수화겔이 생체에 적합하고, 생체친화성이 높은 고분자를 제공함으로써 인체내 단백질과 결합하여 생분해되는 효과가 있다.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1 ~ 4>

다음 표 1에 나타낸 소디움 카르복시메틸셀룰로오스/폴리에틸렌글리콜 조성비를 갖는 실시예 1~4의 각 수화겔을 상술한 수화겔의 제조 방법에 따라 제조하였다. 즉, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(분자량, Mw:700,000, 치환도:0.9)와 폴리에틸렌글리콜(분자량:4,000)의 조성비를 각각 88:12, 85:15 그리고, 79:21로 하고, 이것을 증류수에 용해시켜 전체 고형분의 농도를 각각 11.2 중량%, 11.6 중량%, 11.9 중량% 그리고, 12.3 중량%로 하고(표1), 이것을 균일하게 혼합하여 수용액을 제조하고, 이 수용액을 폴리에틸렌 백에 5그램씩 각각 넣은 다음, 질소로 퍼징하고, 밀봉한 후 2개의 플라스틱 판(300mm x 200mm x 1mm) 사이에 밀봉한 수용액을 끼워 놓고 두께가 2mm가 되도록하고, 플라스틱판 사이에 스페이서를 넣어 수화겔 시료의 두께가 2mm가 되도록 하고, 최종적으로 25kGy로 조사하여 가교 시켰다.

<수화겔 제조를 위한 배합 조성>

수화겔의 조성
구분	CMC/PEG의 전체농도	CMC/PEG의 조성
		CMC	PEG
실시예 1	11.2%	88%	12%
실시예 2	11.6%	85%	15%
실시예 3	11.9%	82%	18%
실시예 4	12.3%	79%	21%

< 실험예 1>

상기 실시예 1~4에 따라 제조된 수화겔에 대해 시간의 경과에 따른 각 수화겔의 팽윤도의 변화를 다음과 같이 실험하여 평가하였다.

상기 각 실시예에 따라 감마선 조사 방법으로 제조된 수화겔을 꺼내어 증류수에 48시간 동안 침지시킨 후 셀룰로오스 종이로 수화겔 표면의 물을 닦은 후 팽윤된 겔무게를 측정하였다. 무게를 잰 수화겔을 오븐에 넣어 60℃에서 48시간 건조시킨 후 건조된 겔무게를 측정하였다.

수화겔의 팽윤도(Degree of Swelling)는 수학식 1에 의해 계산하였다.

<수학식 1>

제조된 수화겔의 팽윤도는 소디움 카르복시메틸셀룰로오스와 폴리에틸렌글리콜의 조성 중 폴리에틸렌글리콜의 조성이 증가할수록 팽윤도는 증가하고, 증류수에 침지한 후 시간이 경과하면서 팽윤도는 증가하지만 1~2시간 지나면서 팽윤도는 감소하는 경향을 보였다. 이러한 경향은 수화겔이 증류수에 서서히 해체되는 것으로 볼 수 있다(도 1 참조).

< 실험예 2>

<수화겔의 압축강도 및 탄성률 측정>

상기 실시예 1~4에 따라 제조된 수화겔의 겔강도는 상온에서 INSTRON Series IX(Instron Co., Universal Testing System Model 4400, Messachusetts, USA)를 이용하여 압축강도와 탄성율을 측정하였다. 압축 강도 측정을 위한 수화겔의 시편 두께는 4.0 mm이고 지름은 12mm이었다. 압축 강도 측정시 크로스 헤드(cross head) 속도는 10mm/min이었고, 시편이 70% 변형이 이루어질 때의 값을 측정하였다. 폴리에틸렌글리콜의 함량이 증가함에 따라 수화겔의 압축 강도와 탄성율은 감소하는 경향을 보였다(도 3 참조).

< 실험예 3>

<수화겔과 점막과의 접착력 측정>

본 발명에 따른 수화겔이 어느 정도 생체와 접착력을 갖고 있는지 확인하기 위하여 실시예 1에 따라 제조된 수화겔과 점막(mucosa)과의 접착력을 측정하였다. 도 3에서 보는 바와 같이 폴리에틸렌그릴콜의 함량이 증가함에 따라 수화겔과 점막과의 접착력은 감소하는 경향을 보였다.

< 실험예 4>

<장기 유착 정도 시험>

도 4와 같이 실험용 쥐의 맹장과 인접한 복막에 상처(abrasion injury)를 내고, 대조군(20 마리)에는 수화겔을 사용하지 않고, 다른 한 시험군(20마리)에는 실시예 1에 따라 제조된 수화겔을 사용하였고, 또 다른 한 시험 군(20 마리)에는 실시예 1에 따라 제조된 수화겔을 분쇄하여 제조한 겔용액을 상처를 낸 부위에 도포하고 14일 후 부검하여 유착 정도를 알아 보았다. 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.

<수화겔의 생체 조직에 대한 접착 정도 및 강도를 등급으로 분류한 표>

유착 형성의 평가
샘플	유착 정도	유착 면적(cm2)	유착 강도
대조군	4.6±0.5	3.61±0.24	3.6±0.51
실시예 1 2%용액	0.2±0.42*	0.0125±0.04*	0.3±0.94*
실시예 1 수화겔	0.1±0.3*	0.0104±0.03*	0.2±0.63*

* p value < 0.05 versus controls.

* 유착 정도 평가 기준은 0~5 등급으로 다음과 같이 분류하여 평가하였다.

0: 유착되지 않은 상태;

1: 1개의 엷은 막 형태의 유착(one thin filmy adhesion);

2: 2개 이상의 엷은 막 형태의 유착(two or more thin filmy adhesion);

3: focal point를 형성한 유착(thick adhesion with focal point);

4: plannar attachment를 갖는 유착(thick adhesion plannar attachment);

5: 매우 심한 유착(very thick vascularized adhesion).

* 유착 강도 평가 기준은 1~4 등급으로 다음과 같이 분류하여 평가하였다.

1: 적은 힘으로 분리되는 유착;

2: 분리하는데 어느 정도의 힘이 필요한 유착;

3: 유착된 부분을 분리하는데 상당한 힘이 피요한 유착(adhesion was heavy);

4: 유착 부분을 분리하기 힘든 유착.

수화겔로 처리하지 않은 상처의 대부분은 유착이 발생하였고, 수화겔로 처리한 상처는 거의 유착이 형성되지 않았으며, 비록 일부 유착이 발생되었다 하더라도 미미한 유착 정도를 나타내었다(표 2 참조).

< 실험예 5>

<수화겔의 생체 흡수 경과 측정>

본 발명에 따라 제조한 수화겔이 생체에서 흡수되는지 평가하기 위하여 도 6에서와 실시예 1에 따라 제조된 수화겔을 실험용 쥐의 등에 삽입한 후 0일 경과, 3일 경과, 7일 경과 및 14일 경과한 시료의 상태를 확인하였다. 도 6에서 알 수 있 는 바와 같이 3일 후에는 수화겔이 팽윤되어 있었고, 7일 후에는 상당부분 분해 되었으며, 14일 후에는 대부분의 수화겔이 분해되어 흔적이 없었다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장기 유착 방지 수화겔 및 그의 제조 방법은 수화겔의 제조 공정이 간편하고, 또한 방사선 가교법을 이용하기 때문에 저장성과 멸균성이 우수하고 잔류 개시제나 가교제에 의한 독성 잔류의 문제점이 전혀 없으며, 본 발명의 수화겔은 소디움 카르복시메틸셀룰로오스 및 폴리에틸렌글리콜을 함유함으로 유연성, 조직적합성, 체내 흡수성, 생분해성, 투명성 또는 취급 용이성 등의 장점을 지니기 때문에 각종 외과적 수술 후 장기의 유착을 방지하기 위한 유용한 재료로 이용될 수 있다.

Claims (10)

1. 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 주성분으로 함을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 CMC와 PEG의 조성비가 90:10 내지 80:20 임을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 PEG의 분자량이 200~5,000 범위인 것임을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 CMC의 치환도가 0.5~2.8 인 것임을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 CMC가 수용액 내 3~40 중량% 포함되는 것임을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 PEG가 수용액 내 0.3~15 중량% 포함되는 것임을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 수화겔이 물리적으로 분쇄되어 증류수 내에 고르게 분산된 상태인 것임을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔.
8. 1) 물에 CMC와 PEG를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계(단계 1);

   2) 상기 단계 1의 수용액을 포장백에 넣은후 질소로 퍼징하는 단계(단계 2);

   3) 상기 단계 2의 퍼징된 백을 밀봉하는 단계(단계 3);

   4) 상기 단계 3의 밀봉된 백을 2개의 플라스틱 판 사이에 끼워 넣는 단계(단계 4);

   5) 상기 단계 4의 플라스틱 판 사이에 스페이서를 넣어 두께를 조절하여 시트 형태로 성형하는 단계(단계 5); 및

   6) 상기 단계 5의 성형된 시트를 방사선으로 조사가교 및 멸균하여 최종 수화겔을 얻는 단계(단계 6)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 6의 방사선이 감마선(γ-rays) 또는 전자선(β-rays)인 것을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 6의 방사선 조사선량이 10~100kGy인 것을 특징으로 하는 장기 유착 방지 수화겔의 제조 방법.

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