KR20070064329A - 콜라겐 스펀지의 제조 방법, 인공 피부의 제조 방법, 인공피부 및 세포 조직 배양 기재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 간략화된 공정으로, 최종적으로 얻어지는 콜라겐 스펀지나 인공 피부에 불량품이 발생하지 않고, 높은 생산성이 얻어지는 콜라겐 스펀지의 제조 방법 및 인공 피부의 제조 방법, 그리고, 상기 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 갖는 인공 피부 및 세포 조직 배양 기재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 아세트산을 사용하여 pH 를 조정한 콜라겐 희석 용액을 사용하는 콜라겐 스펀지의 제조 방법이다.
콜라겐, 인공 피부
Description
본 발명은, 간략화된 공정으로, 높은 생산성이 얻어지는 콜라겐 스펀지의 제조 방법 및 인공 피부의 제조 방법, 그리고, 상기 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 갖는 인공 피부 및 세포 조직 배양 기재에 관한 것이다.
콜라겐 스펀지를 인공 피부로서 화상 등의 환부에 매식 (埋植) 하면, 그 다공질의 구조에 의해 선유아세포의 증식에 적합한 무수한 구멍 (공간) 을 제공하고, 선유아세포의 증식을 도움으로써 환부의 치유를 촉진시키는 작용을 갖는 것이 알려져 있다. 또한, 이러한 콜라겐 스펀지에 실리콘 필름 등으로 이루어지는 수분 투과 조절층을 적층한 것은, 환부로부터의 수분의 증산이나 미생물 등의 침입 등을 억제할 수 있기 때문에, 우수한 인공 피부로서 사용되고 있다.
이러한 인공 피부로는, 예를 들어, 특허 문헌 1 에는, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층에 생체 흡수성 고분자 물질의 섬유 재료로 형성되는 중간층을 통하여, 다수의 미세한 작은 구멍을 갖는 콜라겐 스펀지 층이 적층되어 있는 인공 피부가 개시되어 있다. 또, 이러한 인공 피부의 제조 방법으로, 특허 문헌 2 에는 친수성 유기 용제의 수용액에 의해 습윤한 후 동결 건조 처리하는 콜라겐 스펀지의 건조법이, 특허 문헌 3 에는 콜라겐 용액에 지용성 유기 용매를 첨가하고, 호모지나이즈하여 발포시키는 콜라겐 스펀지의 제조 방법이 개시되어 있다.
지금까지 공개되어 있는 콜라겐 스펀지를 제조하는 방법, 또는 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층과 콜라겐 스펀지층을 갖는 인공 피부를 제조하는 방법으로는, 예를 들어, 비특허 문헌 1 에 개시되어 있는 것을 들 수 있다. 그 개략을 도 1 및 도 2 에 나타낸다.
도 1 의 콜라겐 스펀지의 제조 방법은, 콜라겐 용액의 pH 나 농도를 조정하는 콜라겐 희석 용액 조제 공정과, 콜라겐을 발포시키고 나서 동결 건조시키는 1 차 콜라겐 스펀지 제조 공정과, 미가교 콜라겐 스펀지를 글루타르알데히드 (GA) 로 가교하는 GA 가교 공정과, 가교 콜라겐 스펀지를 동결 건조시키는 2 차 콜라겐 스펀지 제조 공정으로 이루어진다.
또, 도 2 의 인공 피부의 제조 방법은, 콜라겐 용액의 pH 나 농도를 조정하는 콜라겐 희석 용액 조제 공정과, 콜라겐을 발포시키고 나서 동결 건조시키는 1 차 콜라겐 스펀지 제조 공정과, 미가교 콜라겐 스펀지의 표면에 실리콘 등의 수분 투과 조절층을 적층하는 제막(製膜) 공정과 ,미가교 콜라겐/스펀지를 글루타르알데히드 (GA) 에서 가교하는 GA 가교 공정과, 가교 콜라겐 스펀지를 동결 건조시키는 2 차 콜라겐 스펀지 제조 공정으로 이루어진다.
그러나, 이러한 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법 또는 인공 피부의 제조 방법은, 공정이 번잡할 뿐만 아니라 최종적으로 얻어진 콜라겐 스펀지나, 인공 피부의 콜라겐 스펀지층의 표면에 크랙이나 균열이 생기거나, 인공 피부의 수분 투과 조절층에 주름이 생기거나 하는 불량품이 발생하고, 생산성이 저하하는 경우가 있다는 문제가 있었다.
특허 문헌 1 : 특허공보 제2987464호
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개공보 평7-100호
특허 문헌 3 : 특허공보 제2997823호
비특허 문헌 1 : Biomaterials 14, 1030 (1993)
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 상기 현상을 감안하여, 간략화된 공정으로 높은 생산성이 얻어지는 콜라겐 스펀지의 제조 방법 및 인공 피부의 제조 방법, 그리고, 상기 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 갖는 인공 피부 및 세포 조직 배양 기재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 아세트산을 사용하여 pH 를 조정한 콜라겐 희석 용액을 사용하는 콜라겐 스펀지의 제조 방법이다.
본 발명은, 미가교 콜라겐 스펀지를 글루타르알데히드 휘발 가스 중에서 가교하는 공정을 갖는 콜라겐 스펀지의 제조 방법이다.
본 발명은, 콜라겐 희석 용액에 글루타르알데히드를 첨가하고, 동결 건조시켜서 가교 콜라겐 스펀지를 조제하는 공정을 갖는 콜라겐 스펀지의 제조 방법이다.
본 발명은, 적어도, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층과 콜라겐 스펀지층을 갖는 인공 피부를 제조하는 방법으로, 미가교 콜라겐 스펀지에 글루타르알데히드 가교 처리하고, 동결 건조시켜서 가교 콜라겐 스펀지를 조제한 후, 상기 가교 콜라겐 스펀지 상에 상기 수분 투과 조절층을 적층하는 인공 피부의 제조 방법이다.
이하에 본 발명을 상세히 서술한다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에서는, 아세트산을 사용하여 pH 를 조정한 콜라겐 희석 용액을 사용한다 (이하, 콜라겐 희석 용액 조제 방법의 개량이라고도 한다).
콜라겐 스펀지의 원료가 되는 콜라겐으로는, 콜라겐의 말단을 효소적으로 처리하여 항원성을 없앤 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 콜라겐으로는, 종래 공지의 콜라겐 스펀지의 원료를 널리 사용할 수 있고, 예를 들어 산 가용성 콜라겐, 중성염 가용성 콜라겐, 효소 가용화 콜라겐 등의 가용성 콜라겐 ; 천연의 또는 화학 수식된 콜라겐 섬유 ; 가용성 콜라겐을 불용화한 재생 콜라겐 섬유 등을 사용할 수 있다.
상기 콜라겐 스펀지의 원료가 되는 콜라겐은, 산을 사용하여 용액의 pH 를 3 정도로 조정함으로써 가용화하여 콜라겐 희석 용액으로서 사용하고 있다. 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에서는, pH 의 조정에 염산이 사용되었다.
콜라겐 희석 용액 조제 방법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에서는, 아세트산을 사용하여 pH 를 조정함으로써, 최종적으로 얻어지는 콜라겐 스펀지의 크랙이나 균열의 발생을 억제하여, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 아세트산만으로는 아세트산의 사용량이 지나치게 많고, 아세트산의 농도가 지나치게 높아지는 경우에, 염산 등을 병용해도 상관없다.
이 이유에 대해서는 분명하지 않지만, 아세트산에 의해 pH 를 조정하였을 경우에는, 발포 조작을 생략하고 그대로 동결하여 동결 건조시켜도 균일한 구멍 직경의 콜라겐 스펀지가 얻어지기 때문에, 아세트산을 사용하여 얻어지는 콜라겐 스펀지의 구멍 직경이 균일화됨으로써 기계적 물성이 향상되고, 크랙이나 균열의 발생을 억제할 수 있기 때문으로 생각된다. 또, 상기 서술한 바와 같이 콜라겐 희석 용액 조제 방법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에서는, 발포 조작을 생략해도 균일한 구멍 직경의 콜라겐 스펀지가 얻어지기 때문에, 공정을 간략화할 수 있다.
도 3 에 콜라겐 희석 용액 조제 방법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 개략적인 일례를 나타내었다. 도 3 에서는, 콜라겐 희석 용액 조제 방법의 개량에 관한 특징 부분 이외에는 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법을 기재하고 있으나, 필요에 따라 본 명세서에 기재하는 다른 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법을 조합하여도 된다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법은, 미가교의 콜라겐 스펀지를 글루타르알데히드 휘발 가스 중에서 가교하는 공정을 갖는다 (이하, 기상 가교법에 대한 개량이라고도 한다). 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에서는, 글루타르알데히드 수용액 중에 미가교의 콜라겐 스펀지를 침지하고, 일정 시간 방치함으로써 GA 가교를 실시하였다. 이 경우, 글루타르알데히드는 일반적으로 독성이 높기 때문에, 임상 용도로 사용하기 위해서는 충분히 잔류 글루타르알데히드를 제거할 필요가 있다. 그러나, 친수성이 높은 콜라겐 스펀지로부터 글루타르알데히드를 완전히 제거하는 것은 곤란하고, 종래에는 증류수 등을 사용하여 몇번이나 세정을 실시하였으나, 조작이 번잡할 뿐만 아니라 수세시에 연약한 콜라겐 스펀지가 손상되고, 최종적으로 얻어지는 콜라겐 스펀지의 크랙이나 균열의 원인이 되기도 하였다.
본 발명자들은, 글루타르알데히드가 휘발성을 갖는 것에 주목하여, 알데히드가 휘발한 글루타르알데히드 휘발 가스 중에서 콜라겐 스펀지의 가교를 실시함으로써, 또는 진공 가열 처리를 실시함으로써, 잔류 글루타르알데히드의 제거를 목적으로 하는 세정 조작을 생략할 수 있고, 콜라겐 스펀지의 크랙이나 균열에 의한 생산성의 저하를 억제할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기 글루타르알데히드 휘발 가스 중에서 콜라겐 스펀지를 가교시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만 예를 들어, 밀봉한 용기 내에 글루타르알데히드 수용액과, 이 글루타르알데히드 수용액에 직접 접촉하지 않도록 미가교 콜라겐 스펀지를 두고, 일정 시간 방치하는 방법 등을 들 수 있다. 이 경우, 상기 글루타르알데히드 수용액 농도의 바람직한 하한은 1mM, 바람직한 상한은 2.5M 이다. 1mM 미만이면, 기상 중의 글루타르알데히드 농도가 낮아, 가교할 수 없거나 가교에 장시간을 요하는 경우가 있고, 2.5M 을 초과하면, 용액의 취급이 곤란해지는 경우가 있다.
또, 기상 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의하면, 건조 상태의 콜라겐 스펀지를 직접 글루타르알데히드 가교할 수 있기 때문에, 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법과 같이, 액상으로 글루타르알데히드 가교한 후, 재차 동결 건조시켜서 2 차 콜라겐 스펀지로 할 필요도 없어, 대폭적으로 공정을 간략화할 수 있다.
도 4 에 기상 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 일례의 개략을 나타내었다. 도 4 에서는, 기상 가교법의 개량에 관한 특징 부분 이외에는 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법을 기재하고 있는데, 필요에 따라 본 명세서에 기재하는 다른 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법을 조합하여도 된다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법은, 콜라겐 희석 용액에 글루타르알데히드를 첨가하고, 동결 건조시켜서 가교 콜라겐 스펀지를 조제하는 공정을 갖는다 (이하, 용액 가교법에 대한 개량이라고도 한다).
도 1 에 나타낸 바와 같이, 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에서는, 1 차 콜라겐 스펀지 상에 수분 투과 조절층을 적층하고 나서 글루타르알데히드 가교를 실시하였다. 그러나 이 방법에서는, 상기 서술한 바와 같이 번잡한 잔류 글루타르알데히드 제거 조작을 요하고, 또 이 조작에 의해 생산성이 저하하였다.
본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 콜라겐 희석 용액을 동결하고 진공 건조시켜서 콜라겐 스펀지를 제작할 때에, 미리 상기 콜라겐 희석 용액에 글루타르알데히드를 첨가해 둠으로써, 가교된 콜라겐 스펀지가 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
종래, 수용액 중의 콜라겐 농도는 낮기 때문에, 콜라겐 희석 용액 중에 글루타르알데히드를 직접 첨가해도 가교는 형성되지 않는다고 생각되었다. 그러나, 글루타르알데히드를 첨가한 콜라겐 희석 용액을 동결 건조시키는 경우에는, 동결 건조의 과정에서 용액이 농축되어 콜라겐 농도가 높아짐으로써, 가교가 형성된다고 생각된다. 또, 글루타르알데히드는 휘발성을 갖고, 동결 건조 과정에서 기산 (氣散) 하기 때문에, 얻어진 가교 콜라겐 스펀지 중에 글루타르알데히드가 잔류하는 경우도 없다. 또, 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법과 같이, 일단 제조한 미가교의 콜라겐 스펀지를 액상에서 글루타르알데히드 가교한 후, 재차 동결 건조시켜 2 차 콜라겐 스펀지로 할 필요도 없어, 대폭적으로 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 이유는 확실하지 않지만, 용액 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 얻어진 콜라겐 스펀지는, 종래의 방법에 의해 제조한 콜라겐 스펀지에 비해 흡수성이 우수하고, 또 세포 접착성도 우수하다. 따라서, 용액 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조한 콜라겐 스펀지를 사용하면, 선유아세포의 침입성이 좋고, 치유가 촉진되는 것 이외에, 피부, 뼈, 혈관, 신경 등의 재생 의료 등에 있어서, 이 콜라겐 스펀지를 세포 파종의 베이스로 하였을 경우에도, 세포의 접착이 매우 우수하여 유용하다.
용액 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 있어서, 콜라겐 희석 용액에 첨가하는 글루타르알데히드 농도의 바람직한 하한은 0.01mM, 바람직한 상한은 1M 이다. 0.01mM 미만이면 충분한 가교를 형성할 수 없는 경우가 있고, 1M 을 초과하면 지나치게 고가교가 되어 콜라겐 스펀지층의 친수성이 저하되고, 선유아세포의 침입성이 저하되어 치유가 늦어지는 경우가 있다.
도 5 에 용액 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 일례를 개략적으로 나타내었다. 도 5 에서는, 용액 가교법의 개량에 관한 특징 부분 이외에는 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법을 기재하고 있는데, 필요에 따라 본 명세서에 기재하는 다른 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법을 조합하여도 된다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지는, 미세한 다수의 작은 구멍을 갖는 것으로, 그 구멍 직경의 바람직한 하한은 5㎛, 바람직한 상한은 1000㎛ 이다. 5㎛ 미만이면 선유아세포가 침입하기 어려워 치유가 늦어지는 경우가 있고, 1000㎛ 를 초과하면 콜라겐 스펀지의 강도가 부족하거나 오히려 치유에 시간이 걸리는 경우가 있다. 보다 바람직한 하한은 50㎛, 보다 바람직한 상한은 130㎛ 이다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지는, 세포를 파종하여 조직을 구축하는, 이른바 재생 의료에 제공하기 위한 세포 조직 배양 기재로서 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 사용하여 이루어지는 세포 조직 배양 기재도 또한, 본 발명의 하나이다.
본 발명의 세포 조직 배양 기재는, 또 강도를 보완하거나, 또 재생해야 할 조직의 형상을 갖추게 하거나 할 목적에서 보강재를 갖는 것이 바람직하다.
상기 보강재로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 생체 흡수성 고분자 물질의 섬유 재료 등을 들 수 있다.
상기 생체 흡수성 고분자 물질로는, 예를 들어 글리콜산, 락트산, 디옥사논, 카프로락톤 등의 단독 또는 공중합체 등을 들 수 있다.
또, 상기 섬유 재료로는, 예를 들어, 고분자 물질의 1 종 또는 2 종 이상을, 예를 들어 방사 (紡絲) 한 사조 (絲條) 등을 편성, 직성, 교편직성, 부직포화하거나 슬리버나 단섬유 재료를 시트화하여 얻어지는 편물, 직물, 부직포, 그 외의 시트형 섬유 재료가 포함된다.
상기 보강재에 의한 보강 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 콜라겐 스펀지의 편면 또는 양면에 적층해도 되고, 콜라겐 스펀지를 제조할 때에 콜라겐 스펀지 중에 보강재가 형성되도록 해도 된다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지는, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층을 적층함으로써, 인공 피부로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지와, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층을 갖는 인공 피부도 또한, 본 발명의 하나이다.
상기 수분 투과 조절층으로는, 예를 들어 실리콘, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트에스테르, 폴리메타크릴레이트에스테르 등의 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 것을 들 수 있다. 그 중에서도, 제막성이나 생체 적합성이 우수하다는 점에서 실리콘이 적합하다.
상기 수분 투과 조절층은, 수분 투과성의 바람직한 하한이 0.1㎎/hr·㎠, 바람직한 상한이 2㎎/hr·㎠ 이다. 0.1㎎/hr·㎠ 미만이면 환부에 수분이 체류 하여 치유가 늦어지는 경우가 있고, 2㎎/hr·㎠ 를 초과하면 환부로부터의 수분 증산이 지나치게 커서 환자의 부담이 커지는 경우가 있다. 보다 바람직한 하한은 0.9㎎/hr·㎠, 보다 바람직한 상한은 1.7 ㎎/hr·㎠ 이다.
상기 수분 투과 조절층의 두께로는, 재질마다 상기 서술한 수분 투과성을 실현할 수 있는 두께로 적절하게 조정되며 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘으로 이루어지는 경우의 바람직한 하한은 12.5㎛, 바람직한 상한은 200㎛ 이고, 보다 바람직한 하한은 25㎛, 보다 바람직한 상한은 100㎛ 이며, 더욱 바람직한 상한은 50㎛ 이다.
상기 인공 피부는, 그 편면 또는 상기 수분 투과 조절층과 콜라겐 스펀지층의 중간에, 보강재로서 생체 흡수성 고분자 물질의 섬유 재료로 형성되는 중간층을 가져도 된다.
상기 생체 흡수성 고분자 물질로는, 예를 들어 글리콜산, 락트산, 디옥사논, 카프로락톤 등의 단독 또는 공중합체 등을 들 수 있다.
또, 상기 섬유 재료로는, 예를 들어, 고분자 물질의 1 종 또는 2 종 이상을, 예를 들어 방사한 사조 등을 편성, 직성, 교편직성, 부직포화 등 하거나 슬리버나 단섬유 재료를 시트화하여 얻어지는 편물, 직물, 부직포, 그 외의 시트형 섬유 재료가 포함된다.
본 발명은, 적어도, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층과 콜라겐 스펀지층을 갖는 인공 피부의 제조 방법이다.
상기 콜라겐 스펀지층의 원료가 되는 콜라겐으로는, 콜라겐의 말단을 효소적으로 처리하여 항원성을 없앤 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 콜라겐으로는, 종래 공지의 콜라겐 스펀지의 원료가 널리 사용할 수 있고, 예를 들어 산 가용성 콜라겐, 중성염 가용성 콜라겐, 효소 가용화 콜라겐 등의 가용성 콜라겐 ; 천연의 또는 화학 수식된 콜라겐 섬유 ; 가용성 콜라겐을 불용화한 재생 콜라겐 섬유 등을 사용할 수 있다.
상기 콜라겐 스펀지층은 미세한 다수의 작은 구멍을 갖는 것으로, 그 구멍 직경의 바람직한 하한은 5㎛, 바람직한 상한은 1000㎛ 이다. 5㎛ 미만이면 선유아세포가 침입하기 어려워 치유가 늦어지는 경우가 있고, 1000㎛ 를 초과하면 인공 피부의 강도가 부족하거나, 오히려 치유에 시간이 걸리는 경우가 있다. 보다 바람직한 하한은 50㎛, 보다 바람직한 상한은 130㎛ 이다.
상기 콜라겐 스펀지층의 두께로는 1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 1㎜ 미만이면 중증의 화상에는 적용할 수 없는 경우가 있다. 보다 바람직한 하한은 2㎜, 바람직한 상한은 4㎜ 이다.
상기 수분 투과 조절층으로는, 상기 서술한 본 발명의 인공 피부를 구성하는 수분 투과 조절층과 동일한 것을 사용할 수 있고, 그 수분 투과성, 두께에 대해서도 본 발명의 인공 피부를 구성하는 수분 투과 조절층과 동일하다.
또, 상기 인공 피부는, 그 편면 또는 상기 수분 투과 조절층과 콜라겐 스펀지층의 중간에, 보강재로서 생체 흡수성 고분자 물질의 섬유 재료로 형성되는 중간층을 가져도 된다.
상기 생체 흡수성 고분자 물질로는, 상기 서술한 본 발명의 세포 조직 배양 기재로 사용되는 생체 흡수성 고분자 물질과 동일한 것을 사용할 수 있다.
이러한 인공 피부는, 도 2 에 나타낸 종래의 인공 피부의 제조 방법에 의해 제조할 수 있지만, 본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 제조 방법의 개량에 의해 콜라겐층의 크랙이나 균열, 수분 투과 조절층의 주름 등에 의한 불량품의 발생을 억제하여 높은 생산성을 실현하고, 또 공정을 간략화할 수 있다는 것을 알아내었다.
본 발명의 인공 피부의 제조 방법에서는, 미가교 콜라겐 스펀지에 글루타르알데히드 가교 처리하고, 동결 건조시켜서 가교 콜라겐 스펀지를 조제한 후, 가교 콜라겐 스펀지 상에 수분 투과 조절층을 적층한다 (이하, 공정의 개량이라고도 한다).
도 2 에 나타낸 바와 같이, 종래의 인공 피부의 제조 방법에서는, 제막 공정을 실시하고 나서 GA 가교 공정을 실시하고, 동결 건조시켜서 2 차 콜라겐 스펀지를 제조하였다. 이는, 미가교 콜라겐 스펀지 상에 미리 고강도의 수분 투과 조절층을 제막해 둠으로써, GA 가교나 GA 가교 후의 세정에 있어서 연약한 콜라겐 스펀지가 파손되는 것을 막기 위해서였다.
그러나, 본 발명자들이 검토한 바, GA 가교로부터 세정, 동결 건조의 공정을 통하여 콜라겐 스펀지의 수축이 일어나기 때문에, 미리 제막하여 콜라겐 스펀지를 고정시키면, 이 수축에 계속 견디지 못하고 스펀지에 크랙이나 균열이 생기거나 수분 투과 조절층에 주름이 생기는 것을 알 수 있었다.
공정의 개량에 관한 본 발명의 인공 피부의 제조 방법에서는, 제막하지 않은 미가교의 콜라겐 스펀지를 글루타르알데히드 가교하여, 동결 건조시키고 난 후, 수분 투과 조절층을 적층함으로써, 콜라겐 스펀지가 수축할 때에는 고정되어 있지 않기 때문에, 스펀지의 수축에 의한 스펀지의 크랙이나 균열, 수분 투과 조절층의 주름의 발생을 억제할 수 있다.
도 6 에 공정의 개량에 관한 본 발명의 인공 피부의 제조 방법의 일례의 개략을 나타내었다. 도 6 에서는, 공정의 개량에 관한 특징 부분 이외에는 종래의 인공 피부의 제조 방법을 기재하고 있는데, 필요에 따라 본 명세서에 기재하는 다른 본 발명의 인공 피부의 제조 방법을 조합하여도 된다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 간략화된 공정으로 높은 생산성이 얻어지는 콜라겐 스펀지의 제조 방법, 인공 피부의 제조 방법, 및, 상기 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 갖는 인공 피부 및 세포 조직 배양 기재를 제공할 수 있다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하에 실시예를 게시하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
콜라겐 용액 (닛타 젤라틴사 제조,「아테로콜라겐」) 을 원료로 하고, 정제수, 5N-아세트산 및 1N-염산을 사용하여 농도 3㎎/㎖, pH3.0 의 콜라겐 희석 용액을 조제하였다.
얻어진 콜라겐 희석 용액 50g 을 동결 건조용의 스테인리스 제조틀 (11㎝×8.5㎝) 내에 흘려 넣었다. 스테인리스 제조틀을 -40℃ 로 냉각하여 콜라겐 발포액을 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켰다. 추가로, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 105℃ 에서 24 시간 가열 건조시켜, 1 차 콜라겐 스펀지를 얻었다.
다음으로, 0.2중량％ 의 글루타르알데히드/아세트산 용액 중, 5℃ 에서 24 시간 가교 반응을 실시하였다. 얻어진 가교 콜라겐 스펀지를 이온 교환수로 충분히 세정한 후, 15％ 에탄올 수용액으로 치환하였다.
그 후, -110℃ 에서 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켜, 콜라겐 스펀지를 얻었다.
얻어진 콜라겐 스펀지에 두께 100㎛ 의 규소막을 첩부, 건조시켜, 콜라겐 스펀지층 상에 규소막이 적층된 인공 피부를 얻었다.
(실시예 2)
콜라겐 용액 (닛타 젤라틴사 제조,「아테로콜라겐」) 을 원료로 하고, 정제수, 5N-아세트산 및 1N-염산을 사용하여 농도 3㎎/㎖, pH3.0 의 콜라겐 희석 용액을 조제하였다.
얻어진 콜라겐 희석 용액 50g 에 클로로포름 0.5g 을 첨가하였다. 얻어진 크림형의 발포액을 동결 건조용의 스테인리스 제조틀 (11㎝×8.5㎝) 내에 흘려 넣었다. 스테인리스 제조틀을 -40℃ 로 냉각하여 콜라겐 발포액을 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켜, 콜라겐 스펀지를 얻었다.
얻어진 콜라겐 스펀지를 체적 8,000㎖ 의 밀폐 용기 중에 넣고, 따로 조제한 2중량％ 의 글루타르알데히드/아세트산 용액 50㎖ 를 콜라겐 스펀지에 직접 닿지 않도록 가하였다. 이 밀폐 용기를 40℃, 3 시간 정치 (靜置) 하고 콜라겐 스펀지를 가교하여, 가교 콜라겐 스펀지를 얻었다.
얻어진 가교 콜라겐 스펀지에, 추가로 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 105℃ 에서 24 시간 가열 건조시키고, 두께 100㎛ 의 규소막을 첩부하여 콜라겐 스펀지층 상에 규소막이 적층된 인공 피부를 얻었다.
(실시예 3)
콜라겐 용액 (닛타 젤라틴사 제조,「아테로콜라겐」) 을 원료로 하고, 정제수, 5N-아세트산 및 1N-염산을 사용하여 콜라겐 농도 3㎎/㎖, pH3.0 으로 조정한 후, 추가로, 최종 글루타르알데히드 농도가 0.05mM 이 되도록 글루타르알데히드를 첨가하였다.
얻어진 글루타르알데히드 함유 콜라겐 희석 용액 50g 을 동결 건조용의 스테인리스 제조틀 (11㎝×8.5㎝) 내에 흘려 넣었다. 스테인리스 제조틀을 -40℃ 로 냉각하여 콜라겐 발포액을 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켰다. 추가로, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 105℃ 에서 24 시간 가열 건조시켜, 가교 콜라겐 스펀지를 얻었다.
얻어진 가교 콜라겐 스펀지에 두께 100㎛ 의 규소막을 첩부하고, 건조시켜서 콜라겐 스펀지층 상에 규소막이 적층된 인공 피부를 얻었다.
(실시예 4)
콜라겐 용액 (닛타 젤라틴사 제조, 아테로콜라겐) 을 원료로 하고, 정제수 및 1N-염산을 사용하여 농도 3㎎/㎖, pH3.0 의 콜라겐 희석 용액을 조제하였다.
얻어진 콜라겐 희석 용액 50g 에 클로로포름 0.5g 을 첨가하고, 호모지나이저 (닛폰정기사 제조, 엑셀오토호모지나이저) 를 사용하여, 6000rpm 에서 1 분간 호모지나이즈하였다. 얻어진 발포액을 동결 건조용의 스테인리스 제조틀 (11㎝×8.5㎝) 내에 흘려 넣었다. 스테인리스 제조틀을 -40℃ 로 냉각시켜 콜라겐 발포액을 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켰다. 추가로, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 105℃ 에서 24 시간 가열 건조시켜, 1 차 콜라겐 스펀지를 얻었다.
얻어진 1 차 콜라겐 스펀지를 0.2중량％ 의 글루타르알데히드/아세트산 용액 중에 침지하고, 5℃ 에서 24 시간 가교 반응을 실시하였다. 얻어진 가교 콜라겐 스펀지를 이온 교환수로 충분히 세정한 후, 15％ 에탄올 수용액으로 치환하였 다.
-110℃ 에서 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켜 2 차 콜라겐 스펀지를 제작하고, 이 2 차 콜라겐 스펀지에 두께 100㎛ 의 규소막을 첩부하여 콜라겐 스펀지층 상에 규소막이 적층되고, 건조된 인공 피부를 얻었다.
(비교예 1)
콜라겐 용액 (닛타 젤라틴사 제조,「아테로콜라겐」) 을 원료로 하고, 정제수 및 1N-염산을 사용하여 농도 3㎎/㎖, pH3.0 의 콜라겐 희석 용액을 조제하였다.
얻어진 콜라겐 희석 용액 50g 에 클로로포름 0.5g 을 첨가하고, 호모지나이저 (닛폰정기사 제조, 엑셀오토호모지나이저) 를 사용하여, 6000rpm 에서 1 분간 호모지나이즈하였다. 얻어진 크림형의 발포액을 동결 건조용의 스테인리스 제조틀 (11㎝×8.5㎝) 내에 흘려 넣었다. 스테인리스 제조틀을 -40℃ 로 냉각시켜 콜라겐 발포액을 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켰다. 추가로, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 105℃ 에서 24 시간 가열 건조시켜, 1 차 콜라겐 스펀지를 얻었다.
얻어진 1 차 콜라겐 스펀지에 두께 100㎛ 의 규소막을 첩부하여, 건조시켰다.
다음으로, 0.2중량％ 의 글루타르알데히드/아세트산 용액 중, 5℃ 에서 24 시간 가교 반응을 실시하였다. 얻어진 가교 콜라겐 스펀지를 이온 교환수로 충분히 세정한 후, 15％ 에탄올 수용액으로 치환하였다.
-80℃ 에서 동결하고, 진공 감압 하 (0.01㎜Hg) 30℃ 에서 24 시간 동결 건조시켜 콜라겐 스펀지층 상에 규소막이 적층된 인공 피부를 얻었다.
(평가)
실시예 1∼4 및 비교예 1 에서 제작한 인공 피부 각각 100 장에 대하여, 콜라겐 스펀지층의 크랙, 규소막의 박리, 및, 규소막의 주름이 있는 것을 육안으로 조사하고, 불량품을 제거한 후의 생산성을 구하였다. 또한, 생산성의 산출시에는, 콜라겐 스펀지층의 크랙과, 규소막의 박리, 규소막의 주름이 중복 발생한 것도 1 장으로서 계측하였다.
| 콜라겐 스펀지층의 크랙 발생 | 규소층의 박리 발생 | 규소층의 주름 발생 | 생산성(％) | |
| 실시예 1 | 5 | 2 | 1 | 85 |
| 실시예 2 | 1 | 0 | 0 | 93 |
| 실시예 3 | 1 | 0 | 0 | 97 |
| 실시예 4 | 6 | 0 | 0 | 85 |
| 비교예 1 | 15 | 8 | 3 | 70 |
본 발명에 의하면, 간략화된 공정으로 높은 생산성이 얻어지는 콜라겐 스펀지의 제조 방법, 인공 피부의 제조 방법, 및, 상기 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 갖는 인공 피부 및 세포 조직 배양 기재를 제공할 수 있다.
도 1 은, 종래의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 종래의 인공 피부의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 콜라겐 희석 용액 조제 방법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4 는, 기상 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 용액 가교법의 개량에 관한 본 발명의 콜라겐 스펀지의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6 은, 공정의 개량에 관한 본 발명의 인공 피부의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
Claims (7)
- 아세트산을 사용하여 pH 를 조정한 콜라겐 희석 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 콜라겐 스펀지의 제조 방법.
- 미가교 콜라겐 스펀지를 글루타르알데히드 휘발 가스 중에서 가교하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 콜라겐 스펀지의 제조 방법.
- 콜라겐 희석 용액에 글루타르알데히드를 첨가하고, 동결 건조시켜 가교 콜라겐 스펀지를 조제하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 콜라겐 스펀지의 제조 방법.
- 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지와, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층을 갖는 것을 특징으로 하는 인공 피부.
- 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 콜라겐 스펀지의 제조 방법에 의해 제조된 콜라겐 스펀지를 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 조직 배양 기재.
- 제 5 항에 있어서,보강재를 갖는 것을 특징으로 하는 세포 조직 배양 기재.
- 적어도, 수분 투과성 고분자 물질의 박막으로 이루어지는 수분 투과 조절층과 콜라겐 스펀지층을 갖는 인공 피부를 제조하는 방법으로서,미가교 콜라겐 스펀지에 글루타르알데히드 가교 처리하고, 동결 건조시켜서 가교 콜라겐 스펀지를 조제한 후, 상기 가교 콜라겐 스펀지 상에 상기 수분 투과 조절층을 적층하는 것을 특징으로 하는 인공 피부의 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
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| WO2018034364A1 (ko) * | 2016-08-18 | 2018-02-22 | 주식회사 블리스팩 | 용해도 조절 및 재용해 특성이 향상된 마이크로스펀지 |
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