KR20100024122A - 나노섬유를 이용한 창상피복재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노섬유를 이용한 창상피복재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 창상피복재는 상처가 발생된 피부에 접촉되고 전기방사에 의하여 제조되며 생체적합성이 우수한 고분자로 이루어진 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조된 1차섬유층과, 상기 1차섬유층의 상면에 위치되고 전기방사에 의하여 제조되며 고흡수성 고분자로 이루어진 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조된 2차섬유층;으로 구성되어, 많은 양의 삼출물을 신속하게 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 상처를 신속하게 회복시킬 수 있는 효과가 있다.
나노섬유, 전기방사, 창상, 부직포
Description
본 발명은 창상피복재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 상처를 보호하면서 그 상처의 회복을 촉진할 수 있도록 생체적합성, 세균침투 방지성, 투습성, 삼출물 흡수 및 보습성이 뛰어난 나노섬유를 이용한 창상피복재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
피부는 우리 몸 중 가장 큰 표면적을 차지하는 중요한 기관으로서 피부가 광범위하게 손상될 경우 탈수로 인해 생명을 잃을 수도 있으며, 외부의 미생물이나 자외선, 화학물질과 같은 여러 가지 유해 환경으로부터 인체를 보호할 뿐만 아니라 수분증발을 억제함으로서 탈수를 방지하고 체온을 조절하는 역할을 하고 있는 바, 물리적 자극에 강해야 하고 탄력성이 있어야 한다.
그러나, 심한 화상, 외상, 창상, 욕창 및 피부질환과 같은 다양한 원인에 의한 피부 손상은 흔하게 일어나고 있는데, 예를 들어 일차봉합이 불가능한 창상은 피부이식이 불가피한 심한 결함을 남기기도 한다. 따라서 손상된 피부조직의 복구는 매우 중요한 문제이며 상처의 치료를 신속하게 하고 이차적인 각종 부작용을 최소화하기 위해서는 적절한 창상피복재를 이용한 상처치료는 필수적이다.
부연하자면, 인체의 피부는 창상, 화상 등이 발생하는 경우, 상처부위를 방어하고 자연 치유하려는 성질을 가지고 있는데, 이러한 경우 상처부위를 효과적으로 보호하고 치유속도를 높이기 위한 방법으로 창상피복재가 사용된다. 이러한 창상피복재는 갖추어야 할 특성은 생체적합성이 우수하여 상처부위에 대한 거부반응이 없어야 한다는 점과 상처부위로부터 삼출되는 체액을 충분히 흡수할 수 있어야 한다는 점, 그리고 상처주변에 있는 정상피부의 침연 등을 방지하기 위하여 높은 투습도를 유지할 수 있는 투습성이 있어야 한다는 점 등이다.
기존의 창상피복재는 반투과성인 투명한 얇은 막(Film)으로서, 상처부위를 습한 상태로 유지하여 괴사조직의 용해와 육아조직의 형성을 촉진하여 상처치유를 촉진시켰으나 상처주위에 지나치게 많은 삼출물이 고이게 함으로써 주위의 피부가 짓무르게 되고, 삼출물이 밖으로 새어 나오게 되어 임의로 배출시켜 주어야 하는 문제점이 있었다. 또한, 투습성을 향상시키기 위하여 추가적으로 물리/화학적으로 기공을 형성시켜야하는 단점이 있었다.
한국특허출원 10-2005-0107898호와 10-2006-0026887호에서는 삼출물이 많이 발생하는 창상 중에서 욕창, 피부이식부위, 화상 등에 사용하는 창상피복재로서, 폴리우레탄 폼으로 충분한 흡수능을 보유토록 하기 위하여 제품의 두께를 두껍게 하고 그 제조 방법이 복잡하여 가격이 상승되는 문제가 발생되고 이로 인하여 일반 적으로 이용되기는 어려운 문제점이 있다.
미국 특허 제6,903,151호는 젖은 피부에 적합한 점착제로서, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헬실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트 등의 아크릴레이트계 단량체에 친수성 모노머인 카르복실산, 술포닉산, 포스포닉산 등을 첨가하고, 여기에 점착 특성을 위하여 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등의 알킬렌 옥사이드 중합체를 첨가하였다. 그러나 이는 흡수성이 떨어져 특히 삼출물이 다량 발생하는 상처에는 적용하기 어렵다. 또한, 필름 등의 피코팅체 상에 코팅되어야 하는데, 이때 코팅성을 위한 다량의 용제, 그리고 점착 특성을 위한 알킬렌 옥사드 중합체 등의 첨가제에 의해 물성이 저하되고 제조가 복잡하다. 아울러, 알킬렌 옥사이드 중합체 등의 첨가제가 배어나올 수 있어 피부(상처)에 잔류물을 남기고 피부 자극을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
한국특허출원 10-2006-0052804은 전기방사로 제조된 키토산 나노섬유 또는 키토산 나노섬유에 히알루론산을 포함하는 창상피복재로 생체적합성과 보습성이 우수한 장점이 있다. 하지만, 삼출물이 많이 발생하는 상처에 사용되기는 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기방사법에 의하여 제조된 생체적합성이 우수한 고분자 나노섬유사를 부직포 형태로 제조하여 이를 상처가 발생된 피부에 접하도록 하는 1차섬유층으로 구성하고, 이 1차섬유층의 상면에 전기방사법에 의하여 제조된 고흡수성 고분자 나노섬유사를 부직포 형태로 제조하여 위치시킴으로써, 인체에 해를 입히지 않으면서도 삼출물의 흡수를 빠르게 하여 상처치유를 신속하고 원활하게 할 수 있는 나노섬유를 이용한 창상피복재 및 그 제조방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재는 상처가 발생된 피부에 접촉되고 전기방사에 의하여 제조되며 생체적합성이 우수한 고분자로 이루어진 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조된 1차섬유층과, 상기 1차섬유층의 상면에 위치되고 전기방사에 의하여 제조되며 고흡수성 고분자로 이루어진 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조된 2차섬유층;으로 구성된다.
여기서, 상기 1차섬유층과 2차섬유층을 구성하는 나노섬유사는 그 평균직경이 100~1000nm이고, 나노섬유사 사이사이에 형성되는 공극의 평균직경이 0.1~0.3μm인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 1차섬유층을 구성하는 생체적합성이 우수한 고분자는 키토산, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리라틱엑시드(PLA) 중에서 선택된 어느 하나이고, 상기 2차섬유층을 구성하는 고흡수성 고분자는 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중에서 선택된 어느 하나이다.
또한, 본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재 제조방법은 키토산, 폴리카프로락톤, 폴리라틱엑시드 중 어느 하나를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 방사용액 제조단계와; 상기 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 나노섬유 부직포로 제조하는 1차섬유층 제조단계와; 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중 어느 하나로 이루어진 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 나노섬유 부직포로 제조한 후 상기 1차섬유층의 상면에 적층하는 2차섬유층 제조단계와; 상기 1차섬유층과 2차섬유층을 암모니아 증기로 소독하는 멸균처리단계와, 소독된 1차섬유층과 2차섬유층을 히알루론산-칼륨염 용액에 침지한 후 가압하는 스퀴징단계;로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 나노섬유를 이용한 창상피복재 및 그 제조방법은 상처부위에 접촉하는 1차섬유층이 키토산, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리라틱엑시드(PLA)와 같은 생체적합성이 우수한 고분자로 이루어진 나노섬유사로 구성되어, 상처를 신속하게 회복시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 2차섬유층이 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자와 같은 고흡수성 고분자로 이루어진 나노섬유사로 구성되어, 삼출물을 신속하게 흡수할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재 및 그 제조방법의 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재는 상처가 발생된 피부에 접촉되는 1차섬유층과, 상기 1차섬유층의 상면에 위치되는 2차섬유층으로 구성된다.
상기 1차섬유층은 전기방사법에 의하여 제조되고 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조되어 이루어진다. 이렇게 1차섬유층은 전기방사에 의하여 직경이 매우 작은 나노섬유의 집합체로 이루어지므로 그 두께와 나노섬유사 사이사이에 형성되는 공극의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.
상기한 것처럼 상기 1차섬유층은 복수개의 나노섬유사가 부직포 형태로 제조되는데, 이때 나노섬유사의 평균직경은 100~1000nm로 이루어지고, 복수개의 나노섬유사 사이사이에 형성되는 공극의 평균직경은 0.1~0.3μm로 형성된다.
한편, 상기 1차섬유층을 구성하는 나노섬유사는 생체적합성이 우수한 고분자로 이루어진다. 이러한 생체적합성 고분자는 키토산, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리라틱엑시드(PLA) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
상기 2차섬유층은 1차섬유층과 마찬가지로 전기방사법에 의하여 제조되고 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조되어 이루어진다. 이때, 상기 나노섬유사의 평균직경은 1차섬유층과 마찬가지로 100~1000nm로 이루어지고, 복수개의 나노섬유사 사이사이에 형성되는 공극의 평균직경 역시 0.1~0.3μm로 형성된다. 이렇게 나노섬유사를 가늘게 형성시키고 미세한 공극을 형성시키는 이유는 섬유사의 표면적을 최대한 넓혀 삼출물의 흡수를 신속하게 함과 동시에 많은 양의 삼출물을 흡수하기 위함이다.
한편, 상기 2차섬유층을 구성하는 나노섬유사는 고흡수성 고분자로 이루어진다. 이러한 고흡수성 고분자 중에서도 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 만약 아크릴계 고분자를 사용하여 나노섬유 방수층을 제작하고자 할 때는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 중에서 선택된 하나 이상의 고분자로 구성한다.
이상에서는 본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재에 대하여 설명하였고, 이하에서는 상기한 창상피복재의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재 제조방법은 키토산, 폴리카프로락톤, 폴리라틱엑시드 중 어느 하나를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 방사용액 제조단계와, 상기 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 나노섬유 부직포로 제조하는 1차섬유층 제조단계와, 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라 틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중 어느 하나로 이루어진 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 나노섬유 부직포로 제조한 후 상기 1차섬유층의 상면에 적층하는 2차섬유층 제조단계와, 상기 1차섬유층과 2차섬유층을 암모니아 증기로 소독하는 멸균처리단계와, 소독된 1차섬유층과 2차섬유층을 히알루론산-칼륨염 용액에 침지한 후 가압하는 스퀴징단계로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 나노섬유를 이용한 창상피복재를 상기한 여러 가지 조건 내에서 제조하여 그 조건에 해당되지 않는 범위로 제조된 창상피복재의 비교예와 그 성능을 대비하여 보았다. 이때 창상피복재를 제조함에 있어서, 그 장치는 통상적인 전기방사장치를 사용하였으며, 전기방사의 공정 조건 즉, 고분자 용액의 토출량, 인가전압, 전극의 방향, 콜렉터와 노즐간의 거리, 노즐의 형태, 콜렉터의 운동속도, 온도 및 습도 등에 대해서는 특별한 제한을 두지 않고 실시하였다.
실시예 1
1차섬유층은 분자량이 30,000이고 탈 아세틸화도가 95%인 키토산을 5% 농도의 초산 수용액에 용해하여 키토산 농도가 10%인 방사액을 제조한 후 통상의 전기방사장치를 이용하여 나노섬유 부직포를 제조하여 구성하였다. 방사 당시의 인가전압은 30,000V로 하고, 콜렉터의 이동속도는 0.5m/분으로 하였다.
2차섬유층은 고분자량의 폴리아크릴아미드를 메틸렌클로라이드에 15wt% 용해 한 용액을 통상의 전기방사장치를 이용하여 제조한 후 1차섬유층 위에 적층하였다. 방사 당시의 인가전압은 12KV로 하였다.
그런 다음 상기의 키토산 나노섬유 부직포와 폴리아크릴아미드 나노섬유 부직포로 이루어진 적층체를 암모니아 증기로 소독, 멸균처리한 다음, 이를 히알루론산-칼륨염 용액에 침지한 후 맹글로 30PSi 압력으로 스퀴징하여 창상피복재를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 같은 방법으로 창상피복재를 제조하되, 2차 나노섬유 층에 사용된 고분자는 폴리아크릴산이다.
실시예 3
실시예 1과 같은 방법으로 창상피복재를 제조하되, 2차 나노섬유 층에 사용된 고분자는 폴리메타크릴산이다.
실시예 4
실시예 1과 같은 방법으로 창상피복재를 제조하되, 2차 나노섬유 층에 사용된 고분자는 아크릴산과 메타크릴산의 공중합체이다.
실시예 5
실시예 1과 같은 방법으로 창상피복재를 제조하되, 2차 나노섬유 층에 사용된 고분자는 아크릴산과 아크릴아미드의 공중합체이다.
비교예
실시예 1과 같이 창상피복재를 제조하되, 고흡수성 고분자가 사용된 2차 나노섬유 층을 적층 하지 않았다.
실시예 1 내지 5와 비교예의 창상피복재에 대한 평가 결과는 다음 [표]와 같다.
| 구분 | 흡수도 (%) | 투습도 (g/㎡/일) | 정균감소율 (%) | 피부수분율 (%) | 치료효과 |
| 실시예 1 | 1720 | 21000 | 99.8 | 53 | 10 |
| 실시예 2 | 1500 | 21000 | 99.9 | 62 | 9 |
| 실시예 3 | 1650 | 20000 | 99.8 | 60 | 9 |
| 실시예 4 | 1630 | 19000 | 99.9 | 55 | 10 |
| 실시예 5 | 1550 | 18000 | 99.7 | 60 | 9 |
| 비교예 | 800 | 21000 | 99.6 | 50 | 7 |
[표] 여기서, 흡수도, 투습도, 정균감소율, 피부수분율 및 치료효과는 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
[흡수도 측정]
제조된 시편을 가로 세로 각각 2cm의 크기로 자르고 초기무게(W1)를 측정한 후 37℃의 증류수에 넣고 48시간 후의 무게(W2)를 측정하였다. 그리고 다음 식에 따라 흡수도(%)를 계산하였다.
흡수도(%)=(W2-W1)/W1 × 100
[투습도]
투습도 평가 방법은 샘플에 일정한 압력으로 습기를 가하고 24시간 경과 후 통과한 수분의 g 수를 평가하는 것으로 한국공업규격 KS K 0594를 따른다.
[항균성(정균감소율)]
세균에 대한 항균성은 한국공업규격 KS K 0693-2001 의거하여 평가한다. 즉, 실시예와 비교실시예의 창상피복재에 대해 포도상구균, 폐렴균 2종의 배양, 세균수 측정에 의한 정균감소율 평가한다.
[피부수분율]
창상피복재를 사용함에 따른 피부의 건조 또는 보습 정도를 수분함량을 백분율로 나타내어주는 피부수분측정기를 사용하여 평가하였다. 즉, 중량이 250g인 실험용 쥐를 마취시킨 후 등 부위에 한 변의 길이가 3cm, 두께가 0.3cm인 정사각형의 상처를 척추와 평행하게 피부절개를 실시하고 절개면에 대해 창상피복재를 부착한 후 봉합하였다. 봉합 후 5일 경과한 후에 상처부위의 피부 수분 함량을 피부수분측정기를 사용하여 측정하였다. 측정은 동일 부위에 대해 각각 4회 실시하여 그 평균값을 사용하였다.
[치료효과]
종합적인 창상부위의 치료효과 창상피복재에 의한 종합적인 치료효과를 평가 하기 위해 상기의 피부보습효과 평가의 시험에서와 같이 인위적으로 창상을 가한 실험용 쥐의 회복 과정을 육안 평가하였다. 창상피복재 처방 7일 후의 창상회복 정도에 대한 육안평가에서 염증의 발생, 피부조직의 재건 정도 등을 종합적으로 평가하여 낮은 효과(1)에서 높은 효과(10)까지 10개 단계로 나누어 등급을 부과하였다.
한편, 극세섬유 집합체의 섬유 평균 직경 및 공극 평균 크기는 다음과 같은 방법으로 측정할 수 있다.
극세섬유 집합체를 구성하는 극세섬유의 평균 직경은 극세섬유 집합체의 임의의 5곳에 대하여 주사전자현미경을 사용하여 5,000배로 확대, 섬유의 직경을 직접 측정하고, 한 곳의 현미경 관찰에 대해 각 20개소의 직경을 측정하고 평균하여 얻을 수 있다.
그리고, 극세섬유 집합체의 공극의 평균 크기는 ASTM F316-03(Standard Test Methods for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test)에 의거하여 측정한다.
Claims (6)
- 상처가 발생된 피부에 접촉되고 전기방사에 의하여 제조되며 생체적합성이 우수한 고분자로 이루어진 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조된 1차섬유층과;상기 1차섬유층의 상면에 위치되고 전기방사에 의하여 제조되며 고흡수성 고분자로 이루어진 복수의 나노섬유사가 교차되어 부직포 형태로 제조된 2차섬유층;으로 구성된 것을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 창상피복재.
- 청구항 1에 있어서,상기 1차섬유층과 2차섬유층을 구성하는 나노섬유사는 그 평균직경이 100~1000nm이고, 나노섬유사 사이사이에 형성되는 공극의 평균직경이 0.1~0.3μm인 것을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 창상피복재.
- 청구항 1에 있어서,상기 1차섬유층을 구성하는 생체적합성이 우수한 고분자는 키토산, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리라틱엑시드(PLA) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 창상피복재.
- 청구항 1에 있어서,상기 2차섬유층을 구성하는 고흡수성 고분자는 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 창상피복재.
- 청구항 4에 있어서,상기 아크릴계 고분자는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 중에서 선택된 하나 이상의 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 창상피복재.
- 키토산, 폴리카프로락톤, 폴리라틱엑시드 중 어느 하나를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 방사용액 제조단계와;상기 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 나노섬유 부직포로 제조하는 1차섬유층 제조단계와;아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중 어느 하나로 이루어진 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 나노섬유 부 직포로 제조한 후 상기 1차섬유층의 상면에 적층하는 2차섬유층 제조단계와;상기 1차섬유층과 2차섬유층을 암모니아 증기로 소독하는 멸균처리단계와;소독된 1차섬유층과 2차섬유층을 히알루론산-칼륨염 용액에 침지한 후 가압하는 스퀴징단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 창상피복재 제조방법.
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