KR20090048501A

KR20090048501A - 기능성 화합물을 기질에 전달하는 시스템 및 이의 사용방법

Info

Publication number: KR20090048501A
Application number: KR1020097004826A
Authority: KR
Inventors: 로버트 앨런 얀센; 얼 씨. 주니어. 맥크로; 킴벌리 페이 탐슨; 잔 게빈 맥도널드; 토머스 데이비드 앨러트; 패트린 션 맥니콜스
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2009-05-13
Also published as: AU2007293117B2; WO2008029310A2; EP2061658A2; US9283188B2; KR101450139B1; WO2008029310A3; AU2007293117A1; US20080063718A1

Abstract

다양한 소비자 제품에 사용되도록 기질에 기능성 화합물을 편입하는 전달 시스템이 제공된다. 특히, 전달 시스템은 초음파로 에너지화된 흡착제 및 하나 또는 그 이상의 기능성 화합물을 포함하는 캐리어 성분을 포함한다. 상기 초음파로 에너지화된 흡착제는 원하는 기능성 화합물을 흡착할 수 있으며, 기능성 화합물을 기질의 표면에 결합시킬 수 있다.

기능성 화합물, 에너지화된 흡착제, 초음파, 캐리어 성분, 기질, 전달 시스템.

Description

기능성 화합물을 기질에 전달하는 시스템 및 이의 사용방법{Delivery Systems for Delivering Functional Compounds to Substrates and Processes of Using the Same}

본 명세서에서 개시하는 사항은 일반적으로 제품에 사용하기 위해서 기질에 기능성 화합물을 전달할 수 있는 전달 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 명세서에서 개시하는 사항은 초음파로 에너지가 가하여진 흡착제를 포함하는 캐리어 성분을 갖는 전달 시스템을 사용하여 약제 화합물 및 영양제 화합물을 기질에 편입하는 것에 관한 것이다. 상기 초음파로 에너지화된 흡착제는 원하는 기능성 화합물을 흡착하고 상기 기능성 화합물을 기질 표면에 결합시킬 수 있다.

오늘날 시장의 많은 소비자 제품은 제품의 특성을 개선하기 위해 기능성 화합물을 포함한다. 상기 기능성 화합물은 기질에 작용하거나 혹은 원하는 부위로 전달되어 잇점을 제공하는 어떠한 물질일 수 있다. 제품의 가치를 높일 수 있는 기능성 화합물의 예로는 주사되거나, 피부를 통해 운반되거나 혹은 동물 또는 인간 환자의 체내로 피하에 주사되는 약제, 비타민 및 영양제 및 환자의 체내로 혹은 신체 상에 유사하게 도입될 수 있는 다양한 다른 첨가제를 포함한다.

부가적으로, 비-약제학적 기능성 화합물이 제품의 전반적인 가치를 증가시키기 위해 소비자 제품에 편입될 수 있다. 예를들어, 갑판 시설품(deck furniture) 및 자동차 커버와 같은 주로 옥외용으로 사용되는 제품은 이들의 표면에 편입된 UV 흡수 화합물(UV 흡수제)를 포함하는 것이 이로울 수 있다. UV 선을 흡수함으로써, 이들 화합물은 개선된 미적 특성 및 내구성을 갖는 옥외 제품이 제공될 수 있다.

이러한 타입의 기능성 화합물의 편입이 바람직함은 알려져 있으나, 현재 기능성 화합물을 제품에 전달하는 방법은 고가이며 복잡하다. 특히, 현재 사용되는 방법은 복합적인 화학적 배합물의 사용을 필요로 하며, 제품내로 혹은 제품상에 화합물의 전달을 용이하게 하기 위해서 전달 시스템에 상기 화합물을 편입하는 길고 복잡한 화학적 공정을 필요로 한다.

상기한 바와 같이, 이 기술분야에서는 기능성 화합물을 다양한 소비자 제품에 저렴하고 효과적으로 전달할 수 있는 전달 시스템이 요구된다. 또한, 전달 시스템을 상기 기능성 화합물에 고정하고 상기 화합물을 선택된 상황 혹은 트리거(trigger) 발생시 쉽게 방출할 수 있는 전달 시스템인 것이 이롭다.

본 발명은 소비자 제품에 사용하기 위해 기능성 화합물을 기질내에 혹은 기질상에 전달할 수 있는 전달 시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 상기 전달 시스템은 초음파로 에너지화된 흡착제 및 기능성 화합물을 포함하는 캐리어 성분을 포함한다. 일 구현에서, 상기 기능성 화합물은 동물 혹은 인간인 환자의 신체내에 혹은 신체상에 약물로 사용되는 약제 화합물 혹은 영양제 화합물이다. 다른 구현에서, 상기 기능성 화합물은 갑판 시설물과 같은 옥외 제품에 사용되는 UV 흡수제이다.

이와 같이, 본 명세서에서 개시하고 있는 기능성 화합물을 기질에 전달하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 흡착제에 초음파 에너지로 에너지를 부여하는 단계(energizing); 최소 하나의 기능성 화합물을 에너지화된 흡착제의 표면에 흡착시켜 전달 시스템의 캐리어 성분을 형성하는 단계; 및 상기 캐리어 성분을 기질과 접촉시키는 단계를 포함한다.

본 명세서에서 개시하고 있는 사항은 기능성 화합물을 기질에 전달하는 전달 시스템에 관한 것이다. 상기 전달 시스템은 초음파로 에너지화된 흡착제 및 최소 하나의 기능성 화합물을 포함하는 캐리어 화합물을 포함한다.

본 명세서에서 개시하는 다른 특징은 본 명세서에서의 기질사항으로 부터 또한 명백하게 이해될 수 있다.

본 발명은 일반적으로 기능성 화합물용 전달 시스템 및 이의 사용방법에 관한 것이다. 상기한 바와 같이, 기능성 화합물은 기질상에 작용하거나 또는 원하는 부위로 전달된 후에 잇점을 제공하는 어떠한 물질일 수 있다. 일 구현에서, 상기 기능성 화합물은 환자의 신체상에 혹은 신체내의 적용처에서 전달되어 잇점을 제공하는 어떠한 약제학 및/또는 영양학적으로 적합한 물질일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "환자"는 인간과 인간이 아닌 환자 모두 말한다. 다른 구현에서, 기능성 화합물은 생명이 없는 기질 혹은 제품에 이로움을 제공하도록 사용될 수 있다.

본 명세서에 개시하고 있는 바에 의하면, 상기 전달 시스템은 에너지화된 흡착제(energized adsorbents) 및 하나 또는 그 이상의 기능성 화합물을 포함하는 캐리어 성분을 제조하고 이러한 캐리어 성분을 상기 성분에 포함되어 있는 기능성 화합물이 기질에 선택적으로 전달되도록 사용하는 것에 관한 것이다. 특히, 캐리어 성분은 기능성 화합물에 대하여 캐리어로 작용한다.

특히, 상기 캐리어 성분내에 포함되어 있는 에너지화된 흡착제는 상기 성분의 표면에 기능성 화합물에 대한 결합자리를 제공한다. 상기 기능성 화합물은 상기 에너지화된 흡착체의 표면상에 흡착된다. 기능성 화합물이 에너지화된 흡착제에 일단 결합되면, 그 후, 결과물인 캐리어 성분은 기능성 화합물을 특정한 부위로 전달하도록 사용된다. 상기 캐리어 성분은 예를들어, 액체, 겔 혹은 특정한 적용에 따라 상기 성분을 용이하게 운반할 수 있는 다른 비히클(vehicle)과 배합되거나 혹은 배합될 수 있다. 이러한 액체 및 겔 비히클은 이 기술분야의 기술자에게 알려져 있다. 상기 캐리어 성분 및/또는 비히클은 또한 붕대(bandage) 혹은 개질된 탐폰(tampon)과 같은 약물 전달 기구와 함께 사용될 수 있다.

다양한 다른 흡착제가 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 사용될 수 있다. 특히 바람직한 구현에서, 상기 흡착제는 알루미나이다. 특히, 기능성 화합물 및 이를 방출하는 트리거에 따라 알루미나 분말 단독 혹은 알루미나-함유 비드/입자가 사용될 수 있다. 일 구현에서, 상기 알루미나는 알루미나 분말이며, 바람직하게는 브록맨 I 활성 알루미늄 산화물 분말(Brockmann I activated aluminum oxide power)(또한, 본 명세서에서 활성 알루미나(activated aluminum)라 하기도 함)이다.

활성 알루미나는 보크사이트(Bauxite)로 부터의 알루미늄의 산업적 제조시, 중간체인 알루미늄 히드록사이드(알루미늄 트리하이드레이트, 보헤마이트(boehmite))의 완만한(mild) 하소로 제조된다. 특히, 소디움 알루미네이트 용액으로 부터 침전된다. 이와 같이 얻어진 알루미늄 히드록사이드를 약 500℃의 온도로 가열하므로써, 약 33%(중량%)의 구성수(constitutional water)가 제거되며 보헤마이트의 결정구조가 그대로 유지된다.

알루미나는 친수성이며 높은 수용양(capacities)을 갖는다. 이러한, 활성 알루미나는 이온성 염료 및 계면활성제의 포획(capture)에 적합하며, 많은 비-극성 염료와 킬레이트를 형성한다. 예를들어, SO₃-, CO₂- 및 PO₃- 치환체를 갖는 염료는 활성 알루미나 표면에 적합하게 결합될 수 있다. 부가적으로, 1,2-디히드록시벤젠과 같은 폴리히드록시기를 갖는 구조는 활성 알루미나와의 킬레이트 형성에 적합하다. 폴리히드록시 함유 구조의 예는 예를들어,

를 포함할 수 있다.

규정된 활성, pH 값, 및 입자 크기를 갖는 모든 범위의 표준화된 알루미나가 이용가능하다. 활성 알루미나는 Brockmann & Schodder, Ber. Dtsh. Chem. Ges., 74B, 73 (1941)에 개시되어 있는 Brockmann and Schodder 시험을 사용하여 측정한 Brockmann 활성(예를들어, Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 및 Ⅴ의 활성등급)에 의해 특징이 지워질 수 있다. 일반적으로, 활성 등급은 다음과 같이 측정된다: 표준용매에 표준 부피로 용해된 한쌍의 시험 염료를 표준컬럼에 적용하여 크로마토그래피 전개(development)한 후에, 상기 활성등급은 시험 염료가 분리되는지 여부로 나타낸다. 사용될 수 있는 상기 시험 염료쌍은 (Ⅰ) 아조벤젠 및 p-메톡시아조벤젠, (Ⅱ) p-메톡시아조벤젠 및 수단 옐로우(Sudan Yellow), (Ⅲ) 수단 옐로우(Sudan Yellow) 및 수단 레드(Sudan Red), (Ⅳ) 수단 레드(Sudan Red) 및 p-아미노아조벤젠 및 (Ⅴ) p-아미노아조벤젠 및 p-히드록시아조벤젠이다. 특히, 상기 염료 쌍으로 두가지 염료 각 20㎎을 1부(one part)의 순수한 벤젠 및 4 부의 순수한 석유 에테르를 포함하는 용매 혼합물 (끓는점 50-70℃) 50㎖ 내로 칭량하여 시험 염료 용액을 제조한다. 그 후, 각각의 시험 염료 용액 10㎖를 시험하려는 흡착제 100-150㎖를 함유하는 컬럼의 상부에 적용한다. 그 후, 상기 컬럼은 용리액(eluent) 20㎖로 용리(elute)되며, 이때 용리액은 상기 용매로 사용된 것과 동일한 혼합물이다. 활성등급을 측정하기 위해, 시험 염료의 이동거리를 전면에서 측정한다. 그 후, 밀리미터로 나타낸 컬럼의 상부로 부터 가장 멀리 이동한 염료의 최전선까지의 거리와 함께, 시험 염료 쌍의 번호로 활성 등급을 나타낸다. Brockmann Ⅰ 활성을 갖는 활성 알루미나가 가장 반응성이 좋은 것이다.

Brockmann Ⅰ 활성 알루미나는 단순히 물을 첨가하므로써 더 낮은 활성 등급으로 전환될 수 있다. 특히, Brockmann Ⅰ 활성 알루미나를 Brockmann Ⅱ 활성 알루미나로 전환하기 위해서, 3%(활성 알루미나 분말 총 중량의 3%)의 물이 Brockmann Ⅰ 활성 알루미나에 첨가된다. 등급 Ⅰ활성 알루미나를 등급 Ⅲ 활성 알루미나로 전환하기 위해서, 6%(활성 알루미나 분말 총 중량의 6%)의 물이 첨가되며, 등급 Ⅳ로 하기 위해서는, 10%(활성 알루미나 분말 총 중량의 10%)의 물이 첨가되며, 등급 Ⅴ로 하기 위해서는, 15%(활성 알루미나 분말 총 중량의 15%)의 물이 첨가된다.

적합한 Brockmann Ⅰ 활성 알루미나 분말은 CAMAG Scientific Inc.(Wilmington, North Carolina) 및 Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri)에서 상업적으로 이용할 수 있다.

다른 구현에서, 상기 알루미나는 알루미나 혹은 실리카 비드 혹은 입자와 같은 입자일 수 있다. 사용되는 입자의 타입은 기능성 화합물 및 이를 방출하게 하는 트리거에 따라 다르다. 예를들어, 특정한 일 구현에서, 상기 알루미나 입자는 상기한 활성 알루미나 분말로 부터 제조된 활성 알루미나 입자이다.

다른 적합한 알루미나 입자는 다양한 다른 성분을 포함하는 알루미나 입자이다. 일반적으로, 상기 입자는 알루미나에 결합되는 기능성 화합물의 성능에 악영향을 미치지 않는 어떠한 물질을 포함할 수 있다. 이러한 점에서, 입자에 의해 포함되는 알루미나의 최소 일부는, 알루미나가 상기 기능성 화합물의 흡착에 이용될 수 있도록 입자의 표면에 존재하여야 한다.

예를들어, 일 구현에서, 상기 기능성 화합물의 전달에 사용되는 알루미나 입자는 알루미나 졸 입자이다. 알루미나 졸은 광범위한 점도를 유지할 수 있으며, 높은 내열성을 갖는 콜로이달 수화 알루미나(colloidal hydrous alumina)이다. 많은 다른 타입의 알루미나 졸이 다양한 입자 크기로 상업적으로 이용가능하다. 알루미나 졸의 특정한 잇점은, 알루미나 졸이 비교적 강한 포지티브 표면전하 혹은 제타 포텐셜(zeta potential)을 갖도록 제조될 수 있다는 것이다. 상기 구현에서, 기능성 화합물과 반응되는 입자는 주로 그리고 일부 구현에서 알루미나를 배타적으로 포함한다. 알루미나 입자 재료의 예로는 알루미나졸-100(Aluminasol-100) 및 알루미나졸-200(Aluminasol-200)을 포함하며, 이들 모두는 Nissan Chemical America (Houston, Texas)에서 상업적으로 이용가능하다.

다른 구현에서, 상기 입자는 알루미나로 코팅된 코어 재료를 포함할 수 있다. 알루미나는 상기 입자상에 연속 혹은 불연속 코팅을 형성할 수 있다. 상기 코어 재료는 예를들어, 실리카와 같은 무기 산화물일 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 실리카 졸은 알루미나 표면 코팅을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 것이 사용될 수 있다. 이러한 졸(sols)은 Nissan Chemical America(Houston, Texas)로 부터 상업적으로 이용할 수 있다. 상기 실리카는 특정한 pH 범위에서 상기 졸에 대한 안정성을 제공하기 위해 알루미나로 코팅된다. 즉, 알루미나 코팅된 실리카 졸은 순수한 알루미나 졸에 비하여 본 명세서에서 개시하고 있는 몇몇 적용에서 보다 우수한 안정성을 가질 수 있다. 실리카 코어를 갖는 알루미나 코팅된 입자의 특정한 예로는 Nissan Chemical America(Houston, Texas)에서 이용가능한 SNOWTEX-AK^® 및 Grace Davison(Columbia, Maryland)에서 이용가능한 Ludox Cl^®을 포함한다.

상기 알루미나가 입자 형태인 경우에, 상기 입자는 약 5㎚ 내지 500㎛ 미만의 평균입자크기를 갖는다. 보다 적합하게는, 상기 알루미나 입자는 약 10㎚ 내지 1㎛ 미만, 그리고 보다 더 적합하게는 약 15㎚ 내지 약 25㎚의 평균입자크기를 갖는다.

다른 흡착제 재료가 또한 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 사용하기에 적합하다. 예로는 활성탄 및 제올라이트를 포함한다. 활성탄은 본래 소수성이며, 일반적으로 유기 재료이다.

일반적으로 제올라이트는 다공성 구조를 갖는 수화된 알루미노-실리케이트 물질이다. 이들은 극성, 통상의 채널(regular channels)을 갖는 친수성이며, 전형적으로 공기 분리(air separatin) 및 탈수에 사용된다.

에너지화된 흡착제를 사용하므로써 기능성 화합물의 흡착제 표면에 대한 흡착이 개선됨을 발견하였다. 일반적으로, 초음파 에너지를 사용하여 에너지가 가하여진(에너지화된) 흡착제는 기능성 화합물에 보다 효과적으로 결합될 수 있고, 보다 효과적으로 결합되어, 기질에 대한 이들 기능성 화합물의 전달이 개선되도록 한다. 특히, 상기 흡착제가 초음파 처리 시스템내에서 초음파 에너지 처리되도록 하므로써, 상기 기능성 화합물을 함유하는 유체내에서 마이크로캐비테이션(microcavitation)이 발생할 것이다. 마이크로캐비테이션의 붕괴 혹은 진동에 의해 작은 기포가 생성됨에 따라, 미세대류성 전류(microconvective)가 발생하며, 그 결과, 이러하지 않은 경우라면 정체지역인 부분에서 유체가 흐르게 된다. 더욱이, 초음파 에너지에 의해 생성된 음파 웨이브(acoustic wave)가 펄스 벌크 움직임(pulsed bulk motion)이 형성되며, 이는 나아가 유체 교란(fluid agitation)을 제공한다. 상기 마이크로캐비테이션 및 상기 음파 웨이브 모두에 의하여 형성되는 증대된 유체 흐름의 결과, 상기 흡착제를 둘러싸는 유체역학 경계층(hydrodynamic boundary layer)의 두께가 감소된다. 이 효과로 인하여 유체내의 기능성 화합물의 흡착제 표면으로의 매스(mass) 운반이 개선되며, 따라서, 보다 빠르고, 효과적으로 흡착된다.

상기 흡착제에는 이 기술분야에 알려져 있는 어떠한 수단을 사용하여 초음파 에너지로 에너지가 부여될 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 초음파 에너지는 혼 어셈블리(horn assembly)를 포하하는 초음파 웨이브가이드 어셈블리에 의해 생성된다. 일 형태에서, 상기 혼 어셈블리는 신장된, 일반적으로 실린더형인 혼 부재를 포함한다. 일반적으로, 혼 부재는 적합한 음파(acoustic) 및 기계적 특성을 갖는 금속으로 제조될 수 있다. 적합한 금속은 알루미늄, 모넬(monel), 티타늄 및 몇몇 합금 강철(alloy steels)을 포함한다. 바람직한 구현에서, 상기 금속은 상업적으로 이용되는 순수한 티타늄 혹은 티타늄 합금(예를들어, Ti₆Al₄V)와 같은 티타늄-베이스 재료일 수 있다.

상기 웨이브가이드 어셈블리는 또한 동축으로 배열되고 부스터의 상부 말단에서 상기 혼 어셈블리의 하부말단에 연결된 부스터(booster)를 적합하게 포함한다. 그러나, 상기 웨이브가이드 어셈블리는 단지 상기 혼 어셈블리만을 포함할 수 있으며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위내에 속한다.

최소 하나의 여진기(exciter) 및 전력공급원을 포함하는 적합한 초음파 드라이브 시스템은 상기 웨이브가이드 어셈블리에 초음파에 의해 기계적으로 진동되도록 에너지를 부여하기 위해 부스터(booster)(및 보다 광범위하게는 웨이브가이드 어셈블리)에 연결된다. 적합한 초음파 드라이브 시스템의 예로는 Dukane Ultrasonics(St. Charles, Illinois)에서 이용가능한 Model 20A3000 시스템 및 Hermann Ultrasnoics (Schaumberg, Illinois)에서 이용가능한 Model 2000CS를 포함한다.

일 구현에서, 상기 드라이브 시스템은 약 15kHz 내지 약 100kHz의 범위의 진동수, 보다 적합하게는 약 15kHz 내지 약 60kHz의 범위, 보다 더 적합하게는 약 20kHz 내지 약 40kHz의 범위, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 35kHz의 진동수에서 상기 웨이브가이드 어셈블리를 작동할 수 있다. 이러한 초음파 드라이브 시스템은 이 기술분야의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 본 명세서에서 이에 대한 보다 상세한 기재를 필요로 하지 않는다.

상기 에너지화된 흡착제 뿐만 아니라, 본 명세서에서 개시하고 있는 사항인 전달 시스템의 캐리어 성분은 하나 또는 그 이상의 기능성 화합물을 포함한다. 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 사용되는 기능성 화합물로는 최소 하나의 다음의 부분(moieties)을 포함하는 어떠한 적합한 약제 기능성 화합물, 영양 기능성 화합물 혹은 다른 기능성 화합물 및 이들의 호변이성질체(tautomer) 혹은 기능성 등가물(functional equivalent)을 포함할 수 있다: SO₃-, CO₂- PO₃-,

상기 식에서, R 및 R'는 독립적으로 수소, 알킬그룹 혹은 아릴그룹을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어로, 상기한 부분중 하나에 대한 "기능성 등가물(functional equivalent)"은 상기 도시한 바와 유사한 반응성 그룹을 포함하고, 상기 도시한 바와 같이 분자에 정확하게 위치하지는 않지만, 에너지화된 흡착제와 유사한 방식으로 결합할 수 있는 기능성 화합물을 말한다. 더욱이, R 그룹이 에너지화된 흡착제와 형성되는 결합을 방해하지 않는 한, 다양한 부가적인 R 그룹이 상기한 부분에 포함될 수 있는 것으로 이해된다.

상기한 부분은 상기 에너지화된 흡착제 표면에 대하여 비교적 강한 결합을 형성할 수 있다. 이론에 제한되는 것은 아니지만, 상기한 부분(moieties)은 흡착제의 표면과 바이덴테이트 리간드 결합 시스템(bidentate ligand bonding system)을 형성하는 것으로 여겨진다. 특히, 상기 흡착제는 상기 부분과 공유결합 및 배위결합을 형성하는 것으로 여겨진다. 더욱이, 기능성 화합물이 에너지화된 흡착제의 표면에 체류함으로 인하여(트리거되어 방출되지 않는한) 표면반응이 일어나며 그 위에 코팅을 형성하는 것으로 여겨진다. 기능성 화합물은 결과물인 흡착제-함유 캐리어 성분 전체를 커버(cover)할 수 있거나 상기 캐리어 성분의 특정한 부분에 위치될 수 있다. 나아가, 본 명세서에서 개시하고 있는 상기 성분은 기질에 다중 처리(treatment)를 전달하도록 하나 이상의 기능성 화합물을 함유할 수 있는 것으로 여겨진다.

일반적으로, 상기 기능성 화합물은 약제(pharmaceuticals), 생체이물질(xenobiotics), 치료제, 영양제, 항바이러스제, 항미생물제(anti-microbial agents), UV 흡수제 및 신호제(signal agent)를 포함한다. "생체이물질(xenobiotics)"은 유기물의 일반적인 물질대사 경로에서는 발생하지 않는, 유기물과 상호작용하는 어떠한 화학물질을 칭하는 것으로 일반적으로 사용된다.

상기 전달 시스템에 사용될 수 있는 치료 화합물의 적합한 예는 하이드로코르티손(hydrocortisone)이다. 하이드로코르티손은 부신피질에서 생성되는 당질코르티코이드류 호르몬인 자연 항염증 호르몬이다. 하이드로코르티손의 구조식은 다음과 같다:

상기 전달 시스템의 치료 화합물로 사용될 수 있는 다른 적합한 약제는 항미생물제(anti-microbical agents)이다. 특히 바람직한 항미생물제는 테트라시클린(tetracycline)이며, 이는 방선균 속(Streptomyces spp.)에 의해 생산되는 항균물질이다. 테트라시클린의 구조식은 다음과 같다:

다른 바람직한 항미생물제는 항진균제(antifungal)이다. 항진균제 화합물의 예로는 살리실아닐리드(salicylanilide) 및 알보펀긴(albofungin)을 포함하며 이들은 구조식은 다음과 같다:

다른 구현에서, 항바이러스 화합물이 본 명세서에서 개시하고 있는 전달 시스템에 기능성 화합물로 사용될 수 있다. 예를들어, 특정한 일 구현에서, 항바이러스 화합물은 안트라퀴논 염료이다. 안트라퀴논 염료로는 예를들어, 애시드 그린 25(Acid Green 25) (또한, 알리자린 시아닌 그린 에프(Alizarine Cyanine Green F)라 칭함.), 알리자린 레드 에스(Alizarin Red S), 퀴날리자린(Quinalizarine) 및 하이페리신(Hypericin)을 포함한다. 이들 안트라퀴논 염료에 대한 구조식은 다음과 같다:

다른 적합한 약제로는 바이칼린 하이드레이트(Baicalin Hydrate), 바이칼레인(Baicalein) 및 다우노루비신(Daunorubicin)을 포함할 수 있으며, 이들은 HUVEC(human umbilical vascular endothelial cells)에서 증식(proliferation)을 차단하고 아포토시스(apoptosis)를 증가시키는 항암제로 사용된다. 이들 약제의 식은 다음과 같다.

본 명세서에서 개시하고 있는 전달 시스템에 사용될 수 있는 추가적인 약제 화합물은 살리실아미드(salicylamide), 살아세트아미드(salacetamide) 및 살살레이트(salsalate)를 포함하며, 이들은 진통제(analgesic), 해열제(antipyretic) 및 항염증 화합물(anti-inflammatory compounds)이다. 이들 화합물의 구조식은 다음과 같다:

약제화합물 뿐만 아니라, 영양제 화합물(nutritional compounds)이 전달 시스템에 기능성 화합물로 사용될 수 있다. 전달 시스템에 사용되는 영양제 화합물의 예로는 아스코르브산(비타민 C) 및 아스파르탐(페닐알라닌(phenylalanine))을 포함할 수 있다. 아스코르브산 및 아스파르탐의 구조식은 다음과 같다:

다른 구현에서, 상기 전달 시스템은 자외선(UV) 흡수제를 기질에 전달한다. UV 흡수제는 햇볕에 대한 노출로 인한 제품의 손상이 지연되도록 제품에 일반적으로 사용된다. 예를들어, UV 흡수제는 자동차 커버, 보우트 커버, 갑판(deck) 시설물등과 같은 제품에 사용될 수 있다. UV 흡수제는 또한 썬스크린(sunscreens) 및 자외선 차단제(sunblocks)에 또한 유용하다. 예를들어, 적합한 UV 흡수제로는 히드록시벤조페논을 포함하며, 이는 방사선(radiation)을 흡수하거나 혹은 다른 경로로 에너지를 방출하여 UV 차단제(blockers)로 작용한다. 특히 바람직한 히드록시벤조페논은 2,2'-디히드록시벤조페논 및 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논이며, 이들의 화학구조는 다음과 같다:

다른 적합한 UV 흡수제로는 라디칼 억제제를 포함한다. 이들 화합물은 중합체 자유 라디칼을 종결시키며 중합체 사슬의 추가적인 분해가 중단되도록 한다.

많은 구현에서, 장점으로서, 제타 퍼텐셜(zeta potential)로 측정될 수 있는 에너지화된 흡착제의 포지티브 표면전하에 현저한 영향을 미치지 않고 기능성 화합물이 에너지화된 흡착제에 결합될 수 있음을 발견하였다. 본 명세서에서 사용된 용어 "제타 퍼텐셜(zeta potential)"은 경계면(interface)을 가로질러 발생하는 퍼텐셜 경사(gradient)를 의미한다. 상기 용어는 특히 본 명세서에서 개시하고 있는 전달 시스템의 캐리어 성분과 접촉되는 스턴층(Stern layer)과 상기 성분을 둘러싸는 확산층(diffuse layer) 사이의 경계면을 가로질로 발생하는 포텐셜 경사를 말한다. 제타 포텐셜은 예를들어, Brookhaven Instrument Corporation (Holtsville, New York)로 부터 상업적으로 이용가능한 Zetapals 기기를 사용하여 측정할 수 있다. 일반적으로, 제타 포텐셜 측정은 1mK KCl 용액을 함유하는 쿠벳(cuvet)내로 샘플을 1 내지 3방울 첨가하고 상기 수용액에 대한 상기 기기의 디폴트 기능 프리셋(default functions preset)을 사용하여 행할 수 있다.

따라서, 에너지화된 흡착제가 일단 상기 기능성 재료에 결합되면, 결과물인 캐리어 성분은 비교적 강한 포지티브 전하를 계속 유지한다. 예를들어, 후술하는 밥법으로 제조된 캐리어 성분은 20 mV 보다 큰, 적합하게는 30 mV 보다 큰 그리고 보다 적합하게는 40 mV 보다 큰 제타 포텐셜을 가질 수 있다. 포지티브 전하가 유지되므로, 상기 성분은 쿨롱의 힘(coulombic attraction)에 의해 네거티브 표면전하를 띄는 기질에 고정되기에 매우 적합하다. 제조되는 캐리어 성분의 타입 및 기질의 표면에 따라, 몇몇 구현에서, 상기 캐리어 성분의 결합은 비교적 영구적이고 상당한 정도일 수 있다. 결국, 본 명세서에서 개시하고 있는 전달 시스템은 화학적 바인더 혹은 다른 부착 기구를 사용하지 않고 다양한 기질에 기능성 화합물을 고정하는데 사용될 수 있다. 예를들어, 상기 전달 시스템의 캐리어 성분은 이의 표면에 약제학적 기능성 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 캐리어 성분은 캐리어 성분이 네거티브 전하를 띄는 붕대(bandage) 또는 다른 국부적인 접촉 기질에 부착되도록 할 수 있게 충분한 포지티브 전하를 유지 할 수 있다. 특정한 화학적 혹은 환경적 자극의 발생시, 상기 캐리어 성분에 포함되어 있는 기능성 화합물은 환자의 몸으로 선택적으로 방출될 수 있으며, 상기 캐리어 성분은 상기 붕대에 고정된 상태를 유지할 수 있다.

다른 구현에서, 방향제 혹은 향료와 같은 신호제(signal agent)가 그 자체로 혹은 상기한 다른 기능성 화합물중 하나와 함께 상기 전달 시스템의 캐리어 성분에 에 사용되어 모두 기질을 처리하도록 사용되며, 또한 이와 같은 처리의 효과 혹은 특정한 상황의 발생 징후를 소비자에게 제공할 수 있다. 예를들어, 방향제(fragrance)는 에너지화된 흡착제의 일 결합 자리에 흡착될 수 있으며, 항미생물제는 에너지화된 흡착제의 두번째 결합 자리에 흡착되어 상기 전달 시스템의 캐리어 성분을 형성할 수 있다. 그 후, 상기 전달 시스템은 감염된 부분으로 전달될 수 있다. 감염 제거시, 그리고 보다 일반적인 산성 환경으로 되돌아 갈때, 상기 방향제가 방출되고 따라서, 상기 감염에 대한 효과적인 처리 조치를 제공할 수 있다.

특히 바람직한 방향제는 알칼리성 방향제, 살리실알데히드(salicylaldehyde)이며, 이의 구조식은 다음과 같다:

다른 적합한 신호제(signal agent)는 카르민산(carminic acid)와 같은 염료를 포함할 수 있다.

추가적인 예로서, 상기 신호제는 신체 유체 혹은 삼출물(exudate)의 방출과 같은 특정한 경우의 발생을 지시하도록 붕대 혹은 여성용 보호제품 혹은 어린이용 보호 기저귀 제품과 같은 개인용 보호 제품에 사용될 수 있다. 예를들어, 에너지화된 알루미나 상의 카르민산(carminic acid)은 카다베린(cadaverine), 푸트레신(putrescine) 혹은 암모니아에 노출되는 경우에 방출되거나 색이 변화되고 상처의 감염을 나타낼 수 있다.

본 명세서에 개시한 전달 시스템에 사용되는 캐리어 성분은 원하는 결과에 따라 다양한 형태, 모양 및 크기로 전달될 수 있다. 예를들어, 상기 캐리어 성분은 구형, 결정형, 막대형, 디스크형, 튜브형 혹은 입자를 줄로 꿴 형태(string)일 수 있다. 캐리어 성분의 크기는 또한, 매우 다양하다. 예를들어, 일 구현에서, 캐리어 성분은 1㎜미만의 평균 크기를 가질 수 있다. 보다 적합하게, 캐리어 성분은 500 미크론 미만의 평균 크기, 보다 적합하게는, 100 미크론 미만의 평균 크기를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어, 캐리어 성분의 평균크기는 캐리어 성분의 평균 길이, 폭, 높이 혹은 직경을 말한다.

상기한 바와 같이, 본 명세서의 개시사항은 또한 전달 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 기능성 화합물을 기질에 전달하기 위한 전달 시스템의 사용방법은 (1) 초음파 에너지를 사용하여 흡착제를 에너지화하는 단계(energizing); (2) 최소 하나의 기능성 화합물을 상기 에너지화된 흡착제의 표면에 흡착시켜 전달 시스템용 캐리어 성분을 형성하는 단계; 및 (3) 상기 전달 시스템의 상기 캐리어 성분을 기질과 접촉시키는 단계를 포함한다.

상기 방법을 시작하기 위해, 초음파 에너지를 사용하여 흡착제를 에너지화한다. 구체적으로, 적합한 일 구현에서, 상기한 알루미나 분말 혹은 알루미나-함유 입자는 상기한 바와 같이 초음파 웨이브가이드 어셈블리에 의해 발생한 초음파 에너지와 접촉된다.

그 후, 상기 에너지화된 흡착제는 하나 또는 그 이상의 기능성 화합물과 접촉되어 기능성 화합물이 에너지화된 흡착제의 표면에 흡착된다. 일 구현에서, 흡착제로의 기능성 화합물의 흡착은 배치(batch) 공정으로 행한다. 배치 공정을 사용한 흡착시, 하나 또는 그 이상의 기능성 화합물이 저장 탱크에서 약 5 rpm(reovolutions per minute) 내지 약 800rpm의 속도로 교반하므로써 수용액에 용해된다. 적합하게, 상기 수용액은 약 0.1%(중량) 내지 약 50%(중량)의 기능성 화합물을 포함하며, 잔부는 물이다. 수용액의 온도는 전형적으로 약 20℃ 내지 약 90℃이며, pH는 약 2.0 내지 약 10이다. 상기한 바와 같은 초음파 혼(ultrasonic horn)은 흡착제를 활성화하기 위해 상기 용기에 놓여진다. 그 후, 흡착제는 서서히 첨가되고 약 15 kHz 내지 약 100 kHz의 진동수, 보다 적합하게는 약 15 kHz 내지 약 60 kHz의 진동수, 그리고 보다 더 적합하게는 약 20 kHz 내지 약 40 kHz의 진동수에서 초음파 혼의 작용에 의해 발생된 초음파 에너지로 활성화된다. 상기 혼합물을 약 10초 내지 약 10분, 적합하게는 약 5분 내지 약 10분동안 교반하여 기능성 화합물이 에너지화된 흡착제의 표면에 결합되도록 한다.

다른 구현에서, 흡착제의 에너지화 및 상기 흡착제에 대한 기능성 화합물의 흡착은 연속 초음파 처리 시스템에서 행하여진다.

도 1은 본 명세서에서 개시하고 있는 일 구현에 의한 흡착제에 에너지를 가하는 일반적으로 200으로 나타낸 초음파 처리 시스템이다. 일반적으로, 초음파 처리시스템 200은 초음파 처리 챔버 10을 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 초음파 처리 챔버 10은 일반적으로 신장되고, 수직으로 위치되어 (예를들어, 챔버의 길이(세로)축이 수직으로 신장된다.) 유입구 말단(inlet end) 30 (도시된 구현의 위치에서 하부말단) 및 배출구 말단(outlet end) 38 (도시된 구현의 위치에서 상부말단)을 규정한다. 시스템 200은 유체(예를들어, 흡착제에 흡착되고 기질에 첨가되는 기능성 화합물을 함유하는 수용액)가 일반적으로 처리 챔버의 유입구 말단 30에서 처리 챔버 10에 유입되고 챔버 10내에서 일반적으로 수직방향으로 흘러서(예를들어, 도시된 구현의 위치에서 위쪽 방향으로), 일반적으로 챔버 10의 배출구 말단 38에서 챔버 10로 부터 배출되도록 구성된다.

여러 도면에 도시한 초음파 처리 챔버의 수직 위치와 관련하여 용어 "상부" 및 "하부"가 사용되었으며, 상기 용어는 사용시 챔버의 필요한 위치를 나타내는 것이 아니다. 즉, 여러 도면에서 도시한 바와 같이, 상기 챔버는 유입구 말단의 상부에 챔버의 배출구 말단이 위치하도록 가장 적합하게 수직으로 놓여질 수 있으나, 챔버는 유입구 말단이 배출구 말단 보다 높게 위치될 수 있으며, 혹은 수직방향 이외의 다른 방향으로 위치될 수도 있으며, 이러한 경우도 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "축(axial)" 및 "길이(수직, longitudinal)"은 챔버의 길이방향(예를들어, 도시된 구현에서 수직 방향과 같은 말단으로 부터 말단까지)을 말한다. 본 명세서에서 용어 "가로지르는(횡단, 수평, 가로, traverse)" "측면(lateral)" 및 "반지름 방향(radial)"은 축(예를들어, 길이) 방향에 대한 수직방향(normal direction)을 나타낸다. 용어 "내부" 및 "외부"는 초음파 처리 챔버의 축 방향에 대하여 횡단방향을 나타내기 위해 또한 사용되며, 용어 "내부"는 챔버 내부쪽으로의 방향(예를들어, 챔버의 수직축으로의 방향)을 말하며 그리고 용어 "외부"는 챔버 바깥쪽으로의 방향(예를들어, 챔버의 수직축에서 멀어지는 방향)을 말한다.

상기 유입구 말단 30은 금속 혹은 플라스틱과 같은 어떠한 적합한 재료를 사용하여 제조될 수 있으며, 다양한 형태의 모양일 수 있다. 초음파 처리 챔버 10의 유입구 말단 30은 일반적으로 27로 나타낸 적합한 저장 교반 탱크와 유체 소통(fluid communication)된다. 즉, 유체(fluid) 60이 챔버 10으로 그리고 보다 적합하게는 챔버 10을 통과하도록 작동된다.

도 2를 참고하여, 초음파 처리 챔버 10은 챔버 10의 내부 공간을 규정하는 길이방향으로 대향하는 말단을 갖는 긴(신장된), 일반적으로 투브형인 컬럼 14를 포함하며, 유체는 챔버 10의 내부 공간을 통하여 챔버 10의 유입구 말단 30으로 부터 챔버 10의 배출구 말단 38로 흐르도록 챔버 10에 전달된다. 전형적으로, 컬럼 14는 수용액중의 기능성 화합물 및 흡착제가 충분한 체류시간(residence time)을 가져서 흡착제 표면으로의 기능성 화합물의 실질적인 완전한 흡착이 달성될 수 있는 길이이다. 예를들어, 일 구현에서, 컬럼 14는 약 6 인치 내지 약 10인치의 길이가 적합하다. 보다 적합하게, 상기 컬럼 14는 약 8.6 인치의 길이이다.

컬럼 14는 일반적으로, 최소한 챔버 10의 측벽 일부를 규정한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 컬럼 14는 컬럼 14에 형성된 유입구 포트(inlet port) 32를 가지며, 유입구 포트 32를 통해서 챔버 10내에서 처리되는 유체가 챔버의 내부 공간 16으로 전달된다. 일 구현에 도시한 바와 같이, 컬럼 14는 측벽의 일말단에 연결 및 탑재되는 유입구 칼라(inlet collar) 34를 추가로 포함하며, 일반적으로 챔버 10의 유입구 말단 30을 규정한다. 챔버 10의 상기 측벽(예를들어, 긴 튜브형 컬럼으로 규정됨)은 칼라 34 및 배출구 말단 38과 함께 챔버 10의 내부 공간 16을 규정하는 내부 표면을 갖는다. 도시된 일 구현에서, 측벽 14는 일반적으로 적합하게 환상(annular) 단면(cross-section)이다. 그러나, 챔버 측벽 14의 단면은 다각형 혹은 다른 적합한 형태와 같은 환상형 이외의 다른 형태일 수 있으며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위내에 포함된다. 재료가 에너지화되는 흡착제, 챔버 작동 압력 및 온도와 같은 다른 환경조건에 적합한한 어떠한 적합한 재료가 사용될 수 있는 것으로 이해되지만, 도시된 챔버 10의 챔버 측벽 14는 투명한 재료로 적합하게 제조될 수 있다.

도 2를 참조하여, 챔버 10의 유입구 말단 30을 규정하는 칼라 34는 일반적으로 환상(annular)이며 유체를 챔버 10의 내부 공간 16으로 수신하기 위해 칼라 34에 형성된 최소 하나 그리고 보다 적합하게는 다수의 유입구 포트(예를들어, 도 2에 32, 51 및 53으로 도시함)를 갖는다. 최소 하나의 유입구 포트는 환상형 칼라 34에 대하여 일반적으로 접선방향(tangential)으로 위치되며, 따라서, 유체가 챔버 10의 내부 공간 16 내로 일반적으로 접선방향으로 유입되어, 유체가 챔버 10에 유입됨에 따라, 유체에 소용돌이 작용(swirling action)이 부여되도록 한다. 보다 적합하게, 도시된 일 구현예에서, 유입구 포트 51 및 53의 쌍은 서로 평행한 위치로 배열되고 상기 환상 칼라에 대하여 일반적으로 접선방향으로 신장되며, 여기서 포트중 하나는 내부 유입구 포트 51로 그리고 다른 포트는 외부 유입구 포트 53로 디자인된다.

상기한 그리고 도 2에 20으로 도시한 바와 같은 초음파 웨이브가이드 에셈블리는 챔버 10의 내부 공간 16내에서 길이(수직)방향으로 신장되어 후술하는 바와 같이 챔버 10의 내부 공간 16 내에 위치되며, 일반적으로 100으로 나타낸 흡착제에 초음파 에너지를 부여한다. 특히, 상기 도시된 구현의 웨이브가이드 어셈블리 20은 챔버 10의 하부 혹은 유입구 말단 30으로 부터 챔버 10의 내부 공간 16을 향하여 웨이브가이드 어셈블리의 말단으로 길이(수직)방향으로 신장한다. 보다 적합하게, 웨이브가이드 어셉블리 20은 본 명세서에서 후술하는 바와 같이, 챔버 컬럼 14에 직접적으로 혹은 간접적으로 연결된다.

상기 초음파 웨이브가이드 어셈블리 20은 상기한 바와 같이 그리고 일반적으로 22로 나타낸 신장된, 혼 어셉블리(elongate horn assembly)를 적합하게 포함하며, 신장된 혼 어셉블리는 컬럼의 내부 공간 16 내에 모두 위치하여, 예를들어, 챔버 10 내에서 처리되는 유체내에 완전히 잠기도록 위치하며, 보다 적합하게는 챔버 측벽 14과 동축(coaxial)으로 위치된다. 상기 혼 어셈블리 22는 측벽 14의 내부표면과 함께 챔버 10의 내부 공간 16내에 유로를 규정하는 외부표면을 가지며, 상기 유로를 따라 유체 및 흡착되는 기능성 화합물은 챔버 10내의 혼 어셈블리 22를 통과하여 흐른다.(본 명세서에서 유로의 이러한 부분을 광범위하게 초음파 처리영역이라 한다.) 상기 혼 어셈블리 22는 혼 어셈블리 22의 말단(terminal end)( 및 따라서, 웨이브가이드 어셈브리의 말단)을 규정하는 상부 말단 및 수직하게 대향하는 하부 말단을 갖는다. 상기 도시된 구현의 웨이브가이드 어셈블리 20은 또한 동축으로 배열되고 부스터의 상부 말단에서 상기 혼 어셈블리 22의 하부말단에 연결된 부스터(booster) 24를 포함한다. 그러나, 웨이브가이드 어셈블리 20은 혼 어셈블리 22만을 포함할 수 있는 것으로 이해되며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 포함된다. 또한, 상기 부스터 24는 챔버 컬럼 14에 직접적으로 연결된 혼 어셈블리 22를 갖는 챔버 컬럼 14의 외부에 모두 위치될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 포함된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 웨이브가이드 어셈블리 20 그리고 특히 부스터 24는 상기 챔버 컬럼 14에 적합하게, 예를들어, 초음파 처리 챔버 컬럼 14로 부터 웨이브가이드 어셈블리 20을 진동에 의해 분리시킬 수 있도록 구성되는 탑재 부재(mounting member) 79에 의해, 상부 말단에서 측벽을 규정하는 튜브형 컬럼에 연결된다. 즉, 탑재부재 79는 웨이브가이드 어셈블리 20의 수직 및 수평단(traverse)(예를들어, 반지금 방향)의 기계적 진동의 챔버 컬럼 14로의 전달을 억제하며, 챔버 컬럼 14내의 내부공간 16 내의 웨이브가이드 어셈블리 20 축의 원하는 수평 위치를 유지하고 챔버 컬럼 14내의 혼 어셈블리 22의 수직 및 반지름 방향 모두가 전위(displacement)되도록 한다.

일 예로서, 도시한 구현에서 탑재 부재 79은 웨이브가이드 에셈블리와 수평방향으로 일정한 간격을 가지며, 웨이브가이드 어셈블리 20 쪽으로 수평방향으로 신장하는 환상형(aanular) 외부 세그멘트 189 및 외부 세그멘트 189를 상기 웨이브가이드 어셈블리 20에 연결시키는 플랜지 부재 191을 포함한다. 탑재 부재 79의 플랜지 부재 191 및 수평방향의 외부 세그멘트 189는 웨이브가이드 어셈블리 20의 원주에서 연속하여 신장될 수 있으나, 하나 또는 그 이상의 이러한 구성요소는 휠 스포크(wheel spokes)와 같이, 상기 웨이브가이드 어셈블리 20에 대하여 불연속적일 수 있는 것으로 이해되며, 이는 또한 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 속하는 것이다. 탑재부재 79의 외부 세그멘트 189는 유입구 칼라 24에 의해 형성된 숄더에 대하여 아래로 설치되도록 구성된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 칼라 34의 내부 단면 크기(예를들어, 내부 직경)은 칼라 34가 플랜지 부재 191을 수용하도록 챔버 측벽 14로 부터 아래로 멀어지면서 길이 방향으로 신장됨에 따라 외부로 단계적으로 커진다. 특히 적합한 구현에 있어서, 상기 칼라 34는 플랜지 부재 191와의 사이에 일반적으로 환상형 갭 195이 규정되도록 플랜지 부재 191로 부터 횡방향으로 간격이 형성되기에 충분한 크기로 되며, 환상형 갭 195에서 액체는 칼라 34의 유입구 포트를 경유하여 챔버 10으로 전달되어 챔버 10의 내부 공간에 유입된다. 나아가, 상기 환상형 갭 195는 칼라 유입구 포트를 경유하여 상기 챔버내로 유출물(efflunet) 유입시 소용돌이 작용을 촉진할 수 있다.

탑재부재 79는 외부 세그멘트 189의 외부 에지 끝(outer edge margin) 그리고 보다 적합하게는 외부 세그멘트의 상당한 횡단(수평) 부분이 칼라 34에 형성된 숄더에 위치될 수 있도록 하기에 적합한 횡단면(수평) 크기를 갖는다.

볼트 및 너트 배치와 같은 적합한 고정시스템(fastening system)(도시하지 않음)은 탑재부재 79의 외부 세그멘트 189를 칼라 34에 의해 형성된 숄더에 고정하고, 이에 따라 부스터 24가 (및 보다 광범위하게는 웨이브가이드 어셈블리 20에) 챔버 컬럼 14에 연결된다.

웨이브가이드 어셈블리 20의 초음파 진동에 반응하여 플랜지 부재 191의 신축(flexing) 및/또는 굽힘(bending)이 용이하게 되도록 플랜지 부재 191은 탑재 부재 79의 외부 세그멘트 189 보다 비교적 얇게 제조되는 것이 적합할 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 플랜지 부재 191의 두께는 약 0.2㎜ 내지 약 5㎜ 범위 그리고 보다 적합하게는 약 2.5㎜ 일 수 있다. 도시한 탑재부재 79의 플랜지 부재 191은 웨이브가이드 어셈블리 20에 연결되고, 이로부터 일반적으로 바깥쪽 횡단방향으로 그러나, 상기 탑재 부재 79의 외부 세그멘트 189의 내부로 신장하는 내부 수평 구성요소 및 축 혹은 상기 수평 내부 구성요소를 상기 탑재부재 79의 상기 외부 세그멘트 189와 연결하는 수직 구성요소를 가지며, 상기 수평 내부 구성요소는 일반적으로 플랜지 부재 191의 L-형 단면을 형성한다. 그러나, 그대신 상기 플랜지 부재는 일반적으로 U-형태의 단면 혹은 H-형태, I-형태, 혹은 역 U자-형태등과 같은 다른 적합한 단면 형상일 수 있는 것으로 이해되며, 이러한 기타 다른 형태들은 본 명세서에서 개시하고 있는 내용에 포함된다. 적합한 탑재부재 형태의 추가적인 예는 본 명세서에서 개시하고 있는 사항과 부합하는 범위에서 본 명세서에 참고로 편입된 미국 특허 6,676,003에 도시 및 기술되어 있다.

도시된 플랜지 부재 191의 수직 구성요소는 수평 외부 세그멘트 189 및 상기 프랜지의 수평 내부 구성요소 방향으로 적합하게 캔틸레버(cantilever)되며, 플랜지의 내부 구성요소는 웨이브가이드 어셈블리 20의 방향으로 캔틸레버된다. 따라서, 상기 플랜지 부재 191은 탑재 부재 189의 내부 세그멘트 187의 횡단(수평) 진동 변위(displacement)에 대하여 탑재 부재 79의 외부 세그멘트 189에 대한 동적 굽힘(bending) 및/또는 신축(flexing)이 가능하며, 따라서, 챔버 컬럼 14가 웨이브가이드 어셈블리 20의 횡단(수평) 및 반지름 방향 변위(displacement)에 의해 분리된다.

도시된 구현에서, 탑재 부재 79의 횡단 외부 세그멘트 189 및 플랜지 부재 191의 횡단 내부 구성요소는 서로에 대한 수직 오프셋(offset) 위치에 일반적으로 위치하며, 이들은 일반적으로 같은 위치(예를들어, 플랜지 부재의 단면이 일반적으로 U자 형태인 경우에) 혹은 도 3에 도시된 위치와 다른 위치에 위치될 수 있는 것으로 이해되는 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 사항의 범위에 포함된다.

특히 적합한 구현에서, 상기 탑재 부재 79는 단일한 부분(one piece)으로 제조된다. 보다 적합하게, 상기 탑재 부재 79는 도 3에 도시한 바와 같이 부스터 24( 및 보다 광범위하게는 웨이브가이드 어셈블리)과 일체로 형성될 수 있다. 그러나, 탑재부재 79는 웨이브가이드 어셈블리 20과 별도로 제조될 수 있는 것으로 이해될 수 있으며, 그 외의 사항은 본 명세서에서 개시하고 있는 사항의 범위에 속한다. 또한, 탐재부재 79의 하나 또는 그 이상의 구성요소는 별도로 제조되어 서로 적합하게 연결 혹은 어셈블리될 수 있는 것으로 이해된다.

적합한 일 구현에서, 나아가, 상기 탑재부재 79는 상기 웨이브가이드 어셈블리 20을 상기 챔버 10의 내부공간 16내에 적합한 위치로 유지되도록 일반적으로 단단하게(예를들어, 하중(load)하에서 정변형(static displacement)에 대한 저항력)하게 제조된다. 예를들어, 일 구현에서, 단단한 탑재부재는 비-탄성 재료, 보다 적합하게는 금속, 그리고 보다 적합하게는 부스터 (보다 광범위하게는 웨이브가이드 어셈블리)를 제조한 것과 동일한 금속으로 제조될 수 있다. 그러나, 용어 단단한(rigid)은 웨이브 가이드의 초음파 진동에 대하여 상기 탑재 부재의 동적 굽힘(bending) 및/또는 신축(flexing)이 가능한 수단을 의미하는 것은 아니다. 다른 구현에서, 단단한 탑재 부재는 하중하에서 정변형에 대한 충분한 저항력을 갖지만, 웨이브가이드 어셈블리의 초음파 진동에 대하여 동적 굽힘(bending) 및/또는 신축(flexing)이 가능한 탄성 재료로 구성될 수 있다. 도 3에 도시한 탑재부재 79는 금속으로 제조될 수 있으며, 보다 적합하게는 부스터와 동일한 재료로 제조될 수 있으며, 탑재부재는 일반적으로 적합한 다른 단단한 재료로 제조될 수 있는 것으로 의도되며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 포함된다.

상기한 바와 같은 최소한 여진기(exciter) 26 및 전력 공급원 28을 포함하는 것과 같은 적합한 초음파 드라이브 시스템이 챔버 10의 외부에 위치되고 부스터 24에 (보다 광범위하게는 웨이브가이드 어셈블리 20에) 연결되어 웨이브가이드 어셈블리 20에 에너지를 가하여 초음파에 의해 기계적으로 진동되도록 한다. 적합한 초음파 드라이브 시스템의 예로는 Dukane Ultrasonics(St. Charles, Illinois)에서 이용가능한 Model 20A3000 시스템 및 Herrmann Untrasonics(Schaumberg, Illinois)에서 이용가능한 Model 2000CS를 포함한다.

일 구현에서, 상기 드라이브 시스템은 약 15 kHz 내지 약 100 kHz 범위의 진동수, 보다 적합하게는 약 15 kHz 내지 약 60 kHz 범위, 보다 더 적합하게는 약 20 kHz 내지 약 40 kHz 범위, 그리고 보다 더욱 적합하게는 약 20kHz의 진동수에서 웨이브가이드 어셈블리를 작동할 수 있다. 이러한 초음파 드라이브 시스템은 이 기술분야의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 이에 대하여 보다 상세하게 기술하지 않는다.

도 2를 참조하여, 상기 혼 어셈블리 22는 외부표면을 갖는 신장된, 일반적으로 실린더형 혼 부재 및 상기 혼 부재에 연결되고 상기 혼 부재의 외부 표면으로 부터 최소한 부분적으로 횡방향으로 바깥쪽으로 신장되며, 서로에 대하여 수직한 간격을 갖도록 위치하는 둘 또는 그 이상의 교반 부재를 포함한다. 도시된 구현에서, 상기 교반부재는 혼 부재를 둘러싸고 서로 수직으로 간격을 두고 위치하며, 상기 혼 부재의 외부 표면으로 부터 수평방향으로 바깥쪽으로 향하는 일련의 6 와셔-모양의(washer-shaped) 고리 40, 42, 44, 46, 48 및 50을 포함한다. 그러나, 교반부재가 상기 혼 부재의 원주에서 각각 연속되어야만 하는 것으로 이해되지는 않는다. 예를들어, 상기 교반부재는 상기 혼 부재의 외부 표면으로 부터 횡방향으로 바깥쪽으로 신장하는 적합한 스포크(spokes), 핀(fins) 혹은 다른 구별되는 구조의 부재일 수 있다.

상기 고리 사이의 상대적인 간격의 일예로서, 상기 혼 부재의 길이는 적합하게는 약 5.25 인치(133.4㎜)이다. 고리중 하나는 혼 부재의 말단( 및 즉, 웨이브가이드 어셈블리) 그리고 보다 적합하게는 혼 부재의 말단으로 부터 약 0.063인치(1.6㎜) 수직으로 간격을 두고 위치한다. 상기 고리는 각각 폭이 약 0.125인치(3.2㎜)이며 서로 약 0.875인치(22.2㎜)의 거리로 길이방향으로 간격으로 두고 위치한다.

교반 부재(예를들어, 도시한 구현에서 고리)의 수는 6 미만 또는 6 보다 많을 수 있으며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 속한다. 또한, 교반부재사이의 수직 간격은 도 2에 도시한 그리고 상기한 바와 다를 수 있다.(예를들어, 더 가깝거나 혹은 더 멀리 간격을 두고 떨어져서 위치할 수 있다.). 도 2에 도시한 고리는 서로 동일한 수직 간격을 두고 위치하지만, 2개를 초과하는 교반부재가 존재하는 경우에, 연속되는 교반부재들 사이의 수직방향의 간격은 균일하여야만 하는 것은 아니며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 포함된다.

특히, 교반부재의 위치는 혼 부재의 진동시, 최소한 일부는 교반 부재의 의도되는 디스플레이스먼트의 함수이다. 예를들어, 도시된 구현에서, 상기 혼 부재는 혼 부재의 중심에 길이방향으로 일반적으로 위치하는 노드 영역(nodal region) 52(예를들어, 3번째와 4번째의 고리사이)를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 용어, 혼 부재의 "노드 영역(nodal region)"은 혼 부재의 초음파 진동시 수직 변위(displacement)가 거의 일어나지 않으며 (혹은 없는), 혼 부재의 수평(예를들어, 도시된 구현에서 반지름 방향) 변위(displacement)가 일반적으로 최대인 수직 영역 혹은 혼 부재의 세그멘트를 말한다. 혼 부재의 수평 변위(displacement)는 혼 부재의 수평 확장(expansion)을 포함하지만, 또한 혼 부재의 수평 움직임(예를들어, 굽힘)을 또한 포함한다.

도시된 구현에서, 혼 부재의 형태는 노드 영역 52가 특히 노드 평면(nodal plane)(즉, 횡단 변위는 일반적으로 최대이나, 수직 변위가 발생하지 않는 혼 부재의 횡단 평면)에 의해 규정되도록 되는 것이다. 상기 평면은 또한 노드 포인트(nodal point)로 칭하여 진다.

따라서, 혼 부재의 노드 영역으로 부터 더 멀리 위치하는 교반 부재 40 및 50 (예를들어, 도시된 구현에서, 고리)는 노드 영역 52에 더 가까이 위치하는 교반부재 46 및 48이 수직으로 가장 먼 교반 부재에 대하여 증대된 양의 횡단(수평) 변위 및 감소된 양의 축 변위를 격을 때 처음으로 축(예를들어, 수직) 변위를 격게된다. 혼 부재는 노드 영역이 혼 부재에 대하여 수직으로 중심에 위치하지 않도록 구성될 수 있는 것으로 이해되며 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 속한다.

도 2를 참조하여, 교반 부재는 상기 혼 부재의 초음파 진동에 대한 교반 부재의 동적 신축(flexing)/굽힘(bending)을 용이하게 하기에 충분한 두께 및 횡단방향 길이(즉, 교반부재가 상기 혼 부재의 외부 표면으로 부터 바깥쪽으로 횡단하여 신장되는 거리)의 크기를 갖는다. 적합한 구현에서, 교반부재의 횡단 길이 대 교반부재의 두께 비는 약 2:1 내지 약 6:1의 범위이다. 일 예로서, 혼의 외부 표면으로 부터 횡단방향으로 바깥으로 신장하는 각각의 고리는 길이가 약 0.5인치(12.7㎜)이고, 각 고리의 두께는 약 0.125인치(3.2㎜)이며, 따라서, 각 고리의 횡단 길이 대 두께의 비는 약 4:1이다. 그러나, 교반 부재의 두께 및/또는 횡단 길이는 본 명세서에서 개시하고 있는 바와 다를 수 있는 것으로 이해되며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 범위에 속하는 것이다. 또한, 도시된 구현예의 고리는 각각 같은 횡단길이 및 두께를 갖지만, 교반 부재는 다른 두께 및/또는 횡단 길이를 가질 수 있는 것으로 이해된다.

또한, 교반부재의 횡단(수평) 길이는 유로 크기의 최소 일부 ( 및 최소 일부의 방향)를 규정하며, 챔버 컬럼 14의 내부 공간 16내의 유출물은 상기 유로를 따라 상기 혼 어셈블리 22를 통과하여 흐른다. 예를들어, 일 구현의 혼 부재는 반경이 약 0.875 인치(22.2㎜)이고 각 고리의 횡단 길이는 상기한 바와 같이, 약 0.5인치(12.7㎜)이다. 컬럼 측벽의 내부 표면의 반경은 약 1.75인치(44.5㎜)이며, 따라서, 각 고리과 컬럼 측벽의 내부 표면 사이의 횡단 간격은 약 0.375인치(9.5㎜)이다. 상기 혼 부재 외부 표면과 챔버 컬럼 측벽의 내부 표면사이 및/또는 교반 부재와 챔버 컬럼 측벽의 내부 표면 사이의 간격은 상기한 사항보다 넓거나 좁을 수 있으며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 속한다.

일반적으로, 혼 부재는 적합한 음파 및 기계적 특성을 갖는 금속으로 제조될 수 있다. 적합한 금속으로는 알루미늄, 모넬(monel), 티타늄 및 몇몇 합금 강철을 포함한다. 일 바람직한 구현에서, 상기 금속은 상업적으로 이용가능한 순수한 티타늄, 혹은 티타늄 합금(예를들어, Ti₆Al₄V)와 같은 티타늄-베이스 재료일 수 있다. 또한, 상기 혼 부재의 모두 혹은 일부는 다른 금속으로 코팅될 수 있는 것으로 의도된다. 특히 적합한 일 구현에서, 상기 교반 부재는 혼 부재와 같은 재료로 제조되며, 보다 적합하게는 상기 혼 부재와 일체로 형성된다. 그 대신, 다른 구현에서, 하나 또는 그 이상의 교반부재는 혼 부재와 일체로 형성될 수 있다. 그 대신에, 다른 구현에서, 하나 또는 그 이상의 교반부재는 혼 부재와 별도로 형성되고 혼 부재에 연결되어 혼 어셈블리로 형성될 수 있다.

일 구현에서, 배플 어셈블리 (도시되지 않음)는 챔버 컬럼의 내부 공간내에 위치될 수 있으며, 특히 측벽의 내부 표면에 횡방향으로 인접할 수 있으며, 일반적으로 혼 어셈블리와는 횡방향으로 대향되게 위치될 수 있다. 상기 배플 어셈블리는 상기 컬럼 측벽의 내부 표면에 인접하여 위치하며 측벽의 내부 표면으로 부터 혼 어셈블리를 향하여 최소 일부가 내부로 횡방향으로 신장하는 하나 또는 그 이상의 배플 부재를 포함한다. 상기 배플 부재는 유출물이 혼 어셈블리의 교반 부재상으로 용이하게 흐를 수 있도록 한다. 적합한 배플 어셈블리는 본 명세서의 기질 내용과 부합하는 사항에 대하여 본 명세서에 참조문헌으로 편입된 동시-게류중인 출원, 참조번호 K-C 64122562 (KCC 5091)에 보다 상세하게 기질되어 있다.

초음파 처리 챔버에서 흡착 공정을 시작하기 위해, 하나 또는 그 이상의 원하는 기능성 화합물(도시하지 않음)이 교반 탱크 27 에 첨가되고 약 50rpm 내지 약 800rpm의 속도로 교반하면서 수용액에 용해된다. 적합하게, 상기 수용액은 기능성 화합물을 약 0.1%(용액 중량의) 내지 약 50%(용액 중량의) 포함한다. 전형적으로, 상기 수용액의 온도는 약 20℃ 내지 약 90℃ 이며, pH는 약 2.0 내지 약 10이다. 도 1을 참고하여, 일단 용해되면, 유체 60은 초음파 처리 시스템 200의 초음파 처리 챔버 10의 유입구 말단 30을 통해 도입된다. 기능성 화합물을 포함하는 수용액은 약 100 ㎖/min. 내지 약 20 ℓ/min.의 유속으로 초음파 처리 챔버내로 도입된다. 보다 적합하게, 상기 수용액은 약 0.5ℓ/min. 내지 약 6ℓ/min.의 유속으로 초음파 처리 챔버내로 도입된다.

전형적으로, 상기 초음파 처리 시스템 200은 유체 60을 교반 탱크 27로 부터 초음파 처리 시스템 200의 초음파 처리 챔버 10의 유입구 말단 30으로 펌프하기 위해 펌프 62를 사용한다. 교반 탱크로 부터 초음파 처리 챔버의 유입구 말단으로 수용액을 펌프하기 위해 사용하기에 적합한 펌프로는 예를들어, 격막 펌프(diaphragm pumps), 연동펌프(peristaltic pumps), 원심펌프(centrifugal pumps) 및 자기 커플된 기어 펌프(magnetically coupled gear pump)를 포함한다. 특히 바람직한 일 구현에서, 상기 펌프는 Micropump Corporation(Vancouver, Washington)에서 제조되고 약 0.1 ℓ/min. 내지 약 6.0 ℓ/min.의 유체 유속에서 작동하는 자기 커플된 기어 펌프(magnetically coupled gear pump)이다.

일 구현에서, 상기 초음파 처리 시스템 200은 도 1에 도시한 흐름 조절 밸브 122를 포함한다. 상기 흐름 조절 밸브 122는 적합하게는 니들 밸브(needle valve) 혹은 볼 밸브(ball valve)이며 펌프 62를 사용하여 초음파 처리 챔버 10내로 펌프된 유체(예를들어, 기능성 화합물을 포함하는 수용액)의 유속 조절에 사용된다. 특히, 펌프 배출 유속이 상기한 챔버내로의 원하는 유속보다 큰 경우에, 상기 흐름 조절 밸브가 이롭다. 적합한 흐름 조절 밸브는 Parker (Cleveland, Ohio)에서 상업적으로 이용가능하다.

다른 구현에서, 상기 초음파 처리 시스템은 하나 또는 그 이상의 압력 게이지를 포함할 수 있다. 예를들어, 도 1에서, 압력 게이지 124 및 126이 초음파 처리 시스템 200에 사용된다. 상기 압력 게이지는 보다 상세하게 후술하는 여과기 유니트(strainer units)를 가로지르는 압력 강하의 모니터에 사용될 수 있다. 적합한 압력 게이지는 Ashcroft (Stratford, Connecticut)에서 상업적으로 이용가능하다.

또한, 상기 유체는 교반된 용액이 챔버에 도달하기 전에 교반된 용액으로 부터 미립자 물질을 여과하기 위해, 펌프로 부터 챔버의 유입구로의 교반된 용액의 유로를 따라 위치하는 하나 또는 그 이상의 여과기 유니트를 통해 흐를 수 있다. 예를들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 용액 60은 크기가 약 30 미크론 내지 약 50 미크론, 보다 적합하게는 약 40 미크론인 입자(미립자)를 여과하도록 구성된 제 1 여과기 유니트 80 을 통과한 다음에, 크기가 약 5 미크론 내지 약 20 미크론, 보다 적합하게는 약 15 미크론인 입자(미립자)를 여과하도록 구성되고, 제 1 여과기 유니트 80의 하부스트림에 위치하는 제 2 여과기 유니트 82를 통과하도록 흐른다. 그러나, 단지 하나 또는 2이상의 여과기 유니트가 사용될 수 있으며, 혹은 여과기 유니트가 모두 생략될 수 있는 것으로 이해될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 포함된다.

유체가 일단 초음파 처리 시스템의 초음파 처리 챔버내로 도입되면, 상기 유체는 에너지화된 흡착제와 접촉된다. 특히, 유체가 초음파 처리 시스템을 통해 흐름에 따라, 유체내의 기능성 화합물이 에너지화된 흡착제의 표면에 흡착된다. 상기 유체는 전형적으로 에너지화된 흡착제와 약 10 초 내지 약 10분동안, 보다 적합하게는 약 5분 내지 약 10분동안 접촉된다.

상기 화합물이 에너지화된 흡착제 100에 흡착된 후에, 상시 제조된 캐리어 성분을 포함하는 유체 90은 배출구 말단 38을 통해 초음파 처리 챔버 10으로 부터 배출된다. 배출구 말단 38은 챔버 10 내의 압력이 적합한 수준으로 유지되기에 충분한 유체 저항을 제공하면서, 챔버 10으로 부터 유체 90이 배출될 수 있도록 한다. 전형적으로, 챔버 10 내의 압력은 약 1 psi(pound/square inch) 내지 약 10 psi의 범위내로 유지된다.

전달 시스템의 캐리어 성분이 일단 제조되면, 캐리어 성분은 기질(substrate)와 접촉된다. 일 구현에서, 전달 시스템으로 부터 전달된 기능성 화합물로 부터 이익을 얻는 기질의 예로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등과 같은 폴리올레핀 중합체로 부터 제조된 직물 및 부직물 재료와 같은 기질을 포함한다. 그 후, 이러한 기질은 어린이 보호용품, 페이스 마스크 직물(face mask fabrics), 공기여과 직물(air filtration fabrics), 의료용 가운, 의료용 드레이프(drapes), 화이프(wipes), 핸드타월, 페이스 티슈(face tissue), 배스 티슈(bath tissue), 경피 전달 기구(transdermal delivery devices), 상처 드레싱, 자동차용 커버, 보트 커버 및 갑판 시설물과 같은 제품에 사용된다.

필요로 하는 것은 아니지만, 몇몇 구현에서, 상기 중합체 기질을 전-처리 혹은 후-처리하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 전달 시스템의 캐리어 성분이 상기 재료에 고정되도록 하는 추가적인 역할을 한다. 예를들어, 합성 중합체로 제조된 기질은 네거티브 표면 전하를 증가시키도록 전처리 공정을 행할 수 있다. 일 구현에서, 이러한 전처리 공정은 상기 기질에 대한 코로나 처리 혹은 일렉트릿(electret) 처리를 포함한다. 예를들어, 일렉트릿 처리는 본 명세서에 참고로 편입된 Cohen의 미국특허 제 5,964,926에 개시되어 있다. 이러한 전처리는 중합체 재료의 네거티브 표면 전하를 증가시킬 뿐만 아니라, 중합체의 침윤(wet out)을 돕고 중합체과 본 명세서에서 개시하고 있는 전달 시스템의 캐리어 성분 사이의 표면 접착력을 증가시킨다.

전처리 공정 뿐만 아니라, 캐리어 성분과 접촉된 기질에는 또한 추가적으로 성분이 기질에 고정되도록 하는 다양한 후처리 공정이 행하여 질 수 있다. 예를들어, 상기 캐리어 성분이 기질과 접촉된 후에, 상기 기질에는 라디오 주파수 방사선(radio frequency radiation) 혹은 마이크로웨이브 방사선(microwave radiation)이 처리될 수 있다. 알루미나와 같은 흡착제는 캐리어 성분이 가열되도록 하는 라디오 주파수 및 마이크로웨이브 방사선을 흡수(흡착)하는 것으로 알려져 있다. 일단 가열되면, 상기 성분은 중합체 기질내로 더욱 깊숙이 묻히게 되는 것으로 여겨진다. 나아가, 상기 입자는 또한, 기질을 가열할 필요 없이 원하는 온도보다 높은 온도로 가열될 수 있다.

다른 구현에서, 상기 기질은 환자의 피부일 수 있다. 특히, 캐리어 성분은 피부용 로션 혹은 배합물과 배합될 수 있다. 예를들어, 캐리어 성분은 UV 흡수제를 포함할 수 있으며 선스크린 로션(sunscreen lotion) 혹은 자외선 차단제(sunblock)으로 사용되는 스킨 케어 배합물과 배합될 수 있다.

또 다른 구현에서, 상기 기질은 기관 혹은 근육과 같은 환자 신체의 내부 조직이다. 이러한 구현에서, 캐리어 성분은 환자에게 구강으로, 비구경으로, 복강(intraperitoneal)으로, 정맥(intravenous)으로 혹은 피부내(intradermal)로 투여될 수 있다. 특정한 일 구현에서, 전달 시스템의 캐리어 성분은 구강투여용 캡슐, 타블렛(tablets), 필(pills), 분말 및 그래뉼로 사용될 수 있다. 이러한, 고상 투약 형태에서, 캐리어 성분은 표시된 루트의 투여에 적합한 하나 또는 그 이상의 보조제와 일반적으로 배합된다. 캡슐 혹은 타블렛으로 투여되면, 상기 캐리어 성분은 락토스, 수크로스, 전분 분말, 알카노산(alkanoic acid)의 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 알킬 에스테르, 탈크(talc), 스테아르산, 마그네슘 스테아레이트, 마그네슘 옥사이드, 인산 및 황산의 소디움 및 칼슘 염, 젤라틴, 아카시아검, 소디움 알기네이트(sodium alginate), 폴리비닐피롤리돈 및/또는 폴리비닐 알코올과 혼합될 수 있으며, 그 후에 투여하기에 편리하게 타블렛으로 제조하거나 혹은 캡슐화된다. 이러한 캡슐 혹은 타블렛은 히드록시프로필메틸 셀룰로스에 캐리어 성분의 분산물로 제공될 수 있도록 조절된-방출 배합물을 함유할 수 있다. 캡슐, 타블렛 및 필(pills)의 경우에, 상기 전달 시스템은 소디움 시트레이트 혹은 마그네슘 혹은 칼슘 카보네이트 혹은 바이카보네이트(bicarbonate)와 같은 버퍼제(buffering agents)를 또한 포함할 수 있다. 타블렛 및 필은 추가적으로 엔테릭 코팅(enteric coatings)하여 제조될 수 있다.

구강 투여용 액상 투약 형태는 약제학적으로 허용가능한 에멀션, 용액, 서스펜션, 시럽 및 물과 같은 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 불활성 희석제를 함유하는 엘릭시르(elixirs)를 포함할 수 있다. 이러한 전달 시스템은 습윤제, 에멀션화제 및 서스펜션제, 감미료, 풍미제 및 향료와 같은 보조제를 또한 포함할 수 있다.

다른 구현에서, 캐리어 성분을 포함하는 상기 전달 시스템은 상기 기능성 화합물을 전달하기 위해 환자에게 주입될 수 있다. 사용된 캐리어 성분에 따라, 상기 성분은 환자와 비경구적(parenteral)으로, 복강내(intraperitoneal)에서, 종양내(intratumor)에서 혹은 늑막내(intrapleural)에서 접촉될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 비경구(parenteral)는 피하(subcutaneous), 정맥(intravenous), 근육내(intramuscular) 혹은 흉골내(intrasternal) 주사 혹은 주입법을 포함한다.

주사가능한 전달 시스템 조제, 예를들어, 무균의 주사가능한 수성 혹은 유성 서스펜션은 적합한 분산제 혹은 습윤제 및 침전방지제(suspending agent)를 사용하여 이 기술분야에 알려져 있는 바에 따라 배합될 수 있다. 사용될 수 있는 허용가능한 비히클(vehicles)중에는 물, 링거액, 및 소디움 클로라이드 등장액(isotonic sodium chloride solution)이 있다. 나아가, 무균, 고정된 오일(sterile, fixed oils)이 통상적으로 용매 혹은 침전방지 매체(suspending medium)로 사용된다. 이러한 목적에, 합성 모노- 혹은 디글리세리드를 포함하는 어떠한 저자극성 고정유(bland fixed oil)가 사용될 수 있다. 또한, 올레산과 같은 지방산이 주사가능한 투약 형태의 제조에 유용하다. 디메틸 아세트아미드, 이온성 및 비-이온성 세제(detergent)를 포함하는 계면활성제, 및 폴리에틸렌 글리콜이 또한 사용될 수 있다. 상기한 용매 및 습윤제의 혼합물이 또한 유용하게 사용될 수 있다.

특정한 주사가능한 일 구현예에서, 상기 전달 시스템은 비경구로 투여된다. 비경구 투여용 배합물을 수성 혹은 비-수성 무균 주사 등장액 혹은 서스펜션 형태일 수 있다. 이들 용액 혹은 서스펜션은 구강 투여용 배합물에 사용될 수 있는 것으로 상기한 하나 또는 그 이상의 희석제를 갖는 무균 분말 혹은 그래뉼(granules)로 부터 제조될 수 있다. 상기 캐리어 성분은 물, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 에탄올, 옥수수유, 면실유, 낙화생유(peanut oil), 참기름, 벤질 알코올, 소디움 클로라이드 및/또는 다양한 버퍼에 용해될 수 있다. 다른 보조제 및 투여 형태는 약제학 분야 잘 그리고 널리 알려져 있다.

부가적으로, 상기한 바와 같이, 전달 시스템에서 결합된 기능성 화합물은 트리커(trigger) 방출과 함께 혹은 트리거 방출 없이 사용될 수 있다. 일 구현에서, 상기 기능성 화합물은 염기성 혹은 산성 환경 조건과 같은 환경에 따라 야기되는 pH 트리거에 의해 선택적으로 방출될 수 있다. 예를들어, 상기 기능성 화합물은 이스트 감염에 의한 질의 염기성/알칼리성 환경에서 방출되는 항균(antifungal) 화합물일 수 있다. 다른 예에서, 상기 기능성 화합물은 위의 산성 환경을 통과한 후에 작은 장차의 염기성 환경에서 감염을 치료하는 항미생물제(anti-microbial)이다.

다른 트리거 메가니즘으로는 적합하게 온도, 수분, 화학적 자극, 신체 삼출물(body exudates) 및 이들의 조합의 변화에 대한 노출을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 대한 목적이 달성되고 다른 이로운 결과가 얻어짐을 알 수 있다.

본 명세서에서 개시하고 있는 사항 혹은 이들의 바람직한 구현의 구성요소 및 "상기" 란 표현을 포함하여 기질된 구성요소는 해당 구성요소가 하나 또는 그 이상인 것으로 사용된 것이다. 용어 "포함하는", "함유하는", "갖는"은 포괄적인 의미로 사용되었으며, 기질된 구성요소 이외에 추가적인 구성요소가 있을 수 있음을 의미한다.

다양한 변형이 가능하며, 이 또한, 본 명세서에서 개시하고 있는 사항에 포함되는 것이며, 본 명세서 및 첨부된 도면에 포함되어 있는 모든 내용은 예시적으로 것으로 해석되어야 하며 이로써 한정하는 것은 아니다.

도 1은 흡착제의 초음파 에너지화에 사용되는 초음파 처리 시스템을 일 구현을 나타내는 개략도이며;

도 2는 초음파 웨이브가이드 어셈블리를 포함하는 초음파 처리 챔버의 측단면도이며;

도 3은 도 2의 챔버의 길이방향 (수직) 단면도이다.

Claims

흡착제에 초음파 에너지로 에너지를 부여하는 단계;

최소 하나의 기능성 화합물을 상기 에너지화된 흡착제의 표면에 흡착시켜 전달 시스템의 캐리어 성분을 형성하는 단계; 및

상기 캐리어 성분과 기질을 접촉시키는 단계를 포함하는 기질에 기능성 화합물을 전달하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 흡착제는 알루미나, 실리카, 활성탄, 제올라이트 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제 2항에 있어서, 상기 흡착제는 알루미나이며, 상기 알루미나는 알루미나 입자 및 알루미나 커버된 입자로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 입자 형태임을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 입자는 약 5㎚ 내지 500 ㎛ 미만의 입자크기를 가짐을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 초음파 에너지는 약 20,000 Hz 내지 약 40,000 Hz의 진동수에서 초음파로 자극되는 초음파 웨이브가이드 어셈블리에 의해 발생됨을 특 징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 기능성 화합물은 약제, 생체이물질(xenobiotics), 치료제, 영양제, 항바이러스제, 항미생물제(anti-microbial agents), UV 흡수제, 신호제(signal agent) 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 흡착단계는 연속 초음파 처리 시스템에서 행함을 특징으로 하는 방법.
제 7항에 있어서, 상기 초음파 처리 시스템은 혼 부재를 둘러싸는 초음파 처리 챔버를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 흡착단계는 배치 공정으로 행함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 흡착단계는 약 10초 내지 약 10분의 기간동안 행하여짐을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 기질은 폴리올레핀 중합체로 제조된 직물 혹은 부직 물 재료임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 기질은 환자의 피부임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 기질은 환자 신체의 내부 조직임을 특징으로 하는 방법.
초음파로 에너지화된 흡착제 및 최소 하나의 기능성 화합물을 포함하는 캐리어 성분을 포함하는, 기능성 화합물을 기질에 전달하는 전달 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 흡착제는 알루미나, 실리카, 활성탄, 제올라이트 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 전달 시스템.
제 15항에 있어서, 상기 흡착제는 알루미나이며, 상기 알루미나는 알루미나 입자 및 알루미나 커버된 입자로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 입자 형태임을 특징으로 하는 전달 시스템.
제 16항에 있어서, 상기 입자는 약 5㎚ 내지 500 ㎛ 미만의 입자크기를 가짐을 특징으로 하는 전달 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 기능성 화합물은 약제, 생체이물질(xenobiotics), 치료제, 영양제, 항바이러스제, 항미생물제(anti-microbial agents), UV 흡수제, 신호제(signal agent) 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 전달 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 캐리어 성분은 1㎜ 미만의 평균 크기를 가짐을 특징으로 하는 전달 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 캐리어 성분은 20mV 보다 큰 제타 포텐셜을 가짐을 특징으로 하는 전달 시스템.