KR20120072063A

KR20120072063A - Hydrogels for wound or ulcer dressings comprising enzymes and preparation method thereof

Info

Publication number: KR20120072063A
Application number: KR1020100133838A
Authority: KR
Inventors: 백상호; 노영창; 임윤묵; 권희정; 송노을
Original assignee: 한국원자력연구원; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-07-03
Also published as: KR101265257B1

Abstract

PURPOSE: A hydrogel containing enzyme is provided to prevent infection and to effectively enable wound healing. CONSTITUTION: A hydrogel of a three-layered structure comprises: a first layer containing biocompatible polymers, polyvalent alcohol, and glucose; a second layer containing the biocompatible polymers, polyvalent alcohol, glucoseoxidase(GOD); and a third layer containing the biocompatible polymers, polyvalent alcohol, and horseradish peroxidase. The first layer contains 1-15 wt% of polyvinyl pyrrolidone and 1-30 wt% of carageenan as a biocompatible polymer, 0.1-10 wt% of glycerin as the polyvalent alcohol, and 0.001-3 wt% of glucose as a substrate. The second layer contains 1-15 wt% of polyvinyl pyrrolidone and 1-30 wt% of carageenan as the biocompatible polymers, 0.1-10 weight of glycerin as the polyvalent alcohol, and 0.01-5 wt% of glucose oxidase as the enzyme.

Description

Hydrogel for treating wounds or ulcers containing enzymes and a method for preparing the same

본 발명은 효소를 함유한 상처 또는 궤양 치료용 수화겔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrogel for treating wounds or ulcers containing an enzyme and a method of preparing the same.

일반적으로, 상처 치유 과정은 급성기, 수복기 및 반흔화 단계로 구분된다.In general, the wound healing process is divided into acute, restorative, and scar phases.

급성기는 삼출기라고도 하며, 조직이 파괴되든지 이물질이 혼입된 손상된 부위에서 이들을 제거하기 위한 일련의 반응이 일어나는 단계로서, 이때 염증반응 및 혈액응고 반응이 수반된다.Acute phase, also called exudation phase, is a stage in which a series of reactions are performed to remove them at damaged sites where tissues are destroyed or foreign substances are incorporated, and an inflammatory reaction and a blood coagulation reaction are involved.

수복기는 증식기라고도 하며, 혈관이 새로 생기고 손상된 부위가 늘어나 손상 부위의 회복이 일어나는 단계로서, 이 시기에서는 활발한 세포증식 또는 결합조직의 일종인 육아조직내의 세포간 물질인 콜라젠이나 프로테오글라이칸의 활발한 합성이 이루어져 표피 세포가 가동성을 획득하고, 분열증식하여 표피조직을 재생한다.Restoration phase, also called proliferative phase, is the stage where new blood vessels are formed and damaged areas are increased to recover the damaged areas. In this period, active cell proliferation or active intercellular matter in collagen or proteoglycans in granulation tissue, which is a kind of connective tissue, is active. Synthesis takes place, epidermal cells acquire mobility, proliferate and regenerate epidermal tissue.

반흔화 단계는 활발한 세포의 증식은 느려지고, 콜라젠 섬유가 가교되면서 손상 부위의 물리적 강도가 증대되는 단계로서, 최종적으로, 혈관계도 퇴축하고 주위의 정상 조직과는 다른 조직이 손상 부위에 자리잡게 된다. 상기와 같은 단계를 반복함으로써 상처가 치유되게 된다.
The scarring step is a step in which active cell proliferation is slowed down, and collagen fibers are crosslinked to increase physical strength of the damaged area. Finally, the blood vessel system is also retracted and tissues different from the surrounding normal tissues are located at the damaged area. By repeating the above steps, the wound is healed.

한편, 상처 치유시 중요한 혈액공급이 부족할 경우 궤양(ulcer)이 나타난다. 특히, 심장에서 가장 멀리 떨어져 있는 발은 가장 흔한 궤양 발생 부위이다. 만성 궤양의 원인은 당뇨병성 궤양(diabetic ulcer)과 허혈성 궤양(ischemic ulcer)으로 나눌 수 있다. 허혈성 궤양 중 정맥성 궤양이 가장 흔한 형태이고, 다음이 동맥성 궤양과 당뇨병성 신경장애에 의한 궤양이다.
On the other hand, ulcers appear when there is a lack of an important blood supply for wound healing. In particular, the foot farthest from the heart is the most common site of ulceration. The causes of chronic ulcers can be divided into diabetic ulcers and ischemic ulcers. Venous ulcers are the most common type of ischemic ulcer, followed by ulcers due to arterial ulcers and diabetic neuropathy.

상술한 바와 같이, 상처가 치유되기 위한 모든 경우에 새로운 육아조직이 생성되어야 한다. 이러한 육아조직은 상처 위에 존재하면서, 상처 분비물을 흡수하지 못하는 괴사조직과는 양립할 수 없다. 따라서, 괴사조직의 제거는 상처 치유과정에서 선행되어야 한다. 이러한 괴사조직의 제거 방법으로는 효소이용법 및 화학약품 처리법이 알려져 있다. 그러나, 상기 방법들은 괴사 부위뿐만 아니라 정상세포에도 영향을 미치고(효소이용법), 상처 부위를 치료하는 데 번거로움이 따르는 문제가 있다(화학약품 처리법). 그러므로 상처 치유를 위한 단계에서 정상조직을 건드리지 않고 괴사조직만을 상처로부터 용이하게 제거하기 위한 방법 및 기술에 대한 연구가 요구되고 있다.
As mentioned above, new granulation tissue must be created in all cases for the wound to heal. These granulation tissues are incompatible with necrotic tissue present on the wound and unable to absorb wound secretions. Therefore, removal of necrotic tissue should be preceded in the wound healing process. As a method of removing necrotic tissue, enzyme use and chemical treatment are known. However, these methods have a problem that affects normal cells as well as necrotic sites (enzyme use) and hassle in treating wound sites (chemical treatment). Therefore, research on methods and techniques for easily removing necrotic tissue from wounds without touching normal tissues at the stage for wound healing is required.

일반적으로 상처의 치료는 수분환경을 유지하는 경우가 건조한 상태보다 치료속도가 훨씬 빠른 것은 이미 공지의 사실인바[Rake B.A, Appl. Nurs. Res. 1998, 11, 174-182], 상처 치료를 위한 최적의 수화겔(hydrogels)을 제조하기 위한 노력이 진행되어 오고 있다.In general, it is well known that the treatment of wounds is much faster than in a dry state when the wound is maintained in water [Rake B.A, Appl. Nurs. Res. 1998, 11, 174-182, efforts have been made to produce optimal hydrogels for wound healing.

수화겔은 습윤 상태가 지속적으로 요구되는 화상치료 또는 피부 재생을 목적으로 사용되는 재료로서 상기 수화겔이 대개 60% 이상의 수분을 함유하여야만 상기 목적에 이용될 수 있다. 심한 화상 치료의 경우, 최종적으로는 자가이식이나 환자의 섬유아세포의 생체 내(in vitro) 배양한 조직을 이식하게 되는데, 상기의 시술을 시행하기까지는 상당한 시간을 요구하기 때문에 시술 전에 환부의 감염을 막는 것이 선행되어야 한다. 이때, 수화겔이 혈액, 체액 및 생체조직과 친화성이 있어 상처용 드레싱으로 사용될 수 있다. 이외에도 수화겔은 콘택트 렌즈 및 연골에도 사용될 수 있다.
Hydrogel is a material used for the purpose of burn treatment or skin regeneration that requires a constant wet state, and the hydrogel can usually be used for this purpose only when it contains 60% or more moisture. In the case of severe burn treatment, the result is transplantation of tissue transplanted with autograft or in vitro culture of the patient's fibroblasts, which requires considerable time until the procedure is performed. Blocking must be preceded. At this time, the hydrogel is compatible with blood, body fluids and biological tissues can be used as a wound dressing. In addition, hydrogels can also be used in contact lenses and cartilage.

상기 목적에 이용될 수 있는 수화겔을 제조하기 위해서는 수화겔을 형성할 수 있는 고분자의 선택이 선행되어야 한다. 상기 고분자는 3차원의 망상구조를 가져야 하며, 카르복실기(COOH), 아미드기(CONH₂), 아미도기(CONH), 술포기(SO₃H) 등의 친수성 관능기를 포함하여 물을 흡수하면서도 물에 용해되지 않아야 한다. 더욱 상세하게는 상기 수화겔에 사용될 수 있는 고분자는 구조의 특성상 모세관 및 삼투압 현상에 의해 물을 흡수하여 수분을 함유하게 되고, 정전기적, 친유성 상호작용뿐만 아니라 대개는 고분자쇄 사이에 공유결합 구조 때문에 물에 용해되지 않는 특징을 가져야 한다.
In order to produce a hydrogel that can be used for this purpose, the selection of a polymer capable of forming a hydrogel must be preceded. The polymer should have a three-dimensional network structure, including hydrophilic functional groups such as carboxyl group (COOH), amide group (CONH ₂ ), amido group (CONH), sulfo group (SO ₃ H), while absorbing water and It should not dissolve. More specifically, the polymer that can be used in the hydrogel has water due to capillary and osmotic phenomena due to the nature of the structure to contain water, and due to the covalent structure between the polymer chain as well as electrostatic and lipophilic interactions It should be characterized by its insoluble in water.

일반적으로, 수화겔에 사용되는 고분자는 합성고분자, 천연고분자 또는 그들의 혼합으로 제조되며, 상기 합성고분자는 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트, 폴리비닐피롤리돈 등의 친수성의 합성고분자를 선택하여 사용할 수 있고, 상기 천연고분자는 젤라틴, 아가(agar), 알긴산염(alginate), 콜라겐, 키토산 등을 선택하여 사용할 수 있다.
In general, the polymer used in the hydrogel is made of synthetic polymer, natural polymer or a mixture thereof, and the synthetic polymer is hydrophilic synthesis of polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyhydroxyethyl methacrylate, polyvinylpyrrolidone and the like. The polymer may be selected and used, and the natural polymer may be used by selecting gelatin, agar, alginate, collagen, chitosan, and the like.

이러한 수화겔의 제조방법으로는 화학적인 방법 및 방사선 조사기술을 이용하는 방법이 있다. 이들 중 화학 가교제 또는 개시제를 첨가하여 제조하는 화학적 방법보다는 방사선을 조사함으로써, 화학 가교제나 개시제를 제거할 필요가 없고, 이들 물질의 잔류로 인한 독성문제를 해결하고, 가교와 동시에 멸균을 겸할 수 있는 방사선 조사기술을 이용하는 방법이 주목을 받고 있다. 또한, 방사선 조사기술을 이용하는 방법은 가교 과정에서 열을 가하지 않아도 될 뿐만 아니라, 냉각상태에서도 가교가 가능하다는 장점이 있으며, 조성물을 변화시킬 필요없이 방사선 조사량의 조절만으로도 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있다.
Methods of preparing such hydrogels include chemical methods and methods using irradiation technology. Among them, radiation is irradiated rather than chemical method prepared by adding a chemical crosslinking agent or initiator, eliminating the need for removing the chemical crosslinking agent or initiator, solving the toxicity problem due to the remaining of these substances, and simultaneously crosslinking and sterilization The use of radiation technology is drawing attention. In addition, the method using the irradiation technique has the advantage that not only do not apply heat in the cross-linking process, but also can be cross-linked even in the cooling state, it is possible to freely adjust the physical properties only by adjusting the radiation dose without changing the composition.

상기 수화겔에 대한 종래 기술로는, 미국 등록특허 제5,389,376에 방사선 가교법을 이용한 상처치료용 드레싱의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 제조방법은 폴리비닐피롤리돈에 아가, 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하고 이것을 방사선으로 조사하여 가교하여 이루어진다. 상기 발명은 방사선의 가교법의 특징, 즉 가교와 멸균을 동시에 추진할 수 있는 장점이 있으나, 폴리비닐피롤리돈과 아가의 혼합시 수화겔의 강도가 낮고, 혼용성이 좋지 않아서 강도가 약해 찢어지는 문제가 있다.
As a conventional technique for the hydrogel, US Patent No. 5,389, 376 discloses a method for preparing a wound dressing using a radiation crosslinking method. The production method is made by mixing polyvinylpyrrolidone with agar and polyethylene oxide and irradiating it with radiation to crosslink it. The present invention has the advantage of promoting the crosslinking and sterilization of the characteristics of the crosslinking method of radiation, but when the polyvinylpyrrolidone and agar is mixed, the strength of the hydrogel is low, the compatibility is not good, the strength is weak torn There is.

또한, 미국 등록특허 제5,480,717호에서는 점착제가 부착된 고분자 필름에 폴리비닐피롤리돈 수용액을 캐스팅하고 방사선으로 조사하여 제조된 수화겔을 개시하고 있다. 상기 발명의 수화겔은 강도는 약한 반면, 점착성이 너무 강하여 상처로부터 수화겔을 제조할 때 폴리비닐피롤리돈이 잔류하는 문제가 있다.
In addition, U.S. Patent No. 5,480,717 discloses a hydrogel prepared by casting polyvinylpyrrolidone aqueous solution on a polymer film with an adhesive and irradiating with radiation. While the strength of the hydrogel of the present invention is weak, the adhesiveness is too strong, there is a problem that polyvinylpyrrolidone remains when preparing the hydrogel from the wound.

나아가, 일본 공개특허 제9-267453호 공보에서는 폴리비닐알콜을 기본 소재로 하고 여기에 다른 적층제를 첨가하여 물성을 개선하는 기술에 대하여 개시하고 있다. 상기 발명은 단순히 방사선 조사로 제품을 제조하기 때문에 물성 개선에 한계가 있어, 방사선 조사를 하지 않고는 포장재에 형태를 유지시키면서 넣을 수 없기 때문에 2회에 걸쳐 방사선을 조사해야 하며, 환부에 장기 사용시에는 항균제를 별도로 사용해야 하는 문제가 있다.
Furthermore, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-267453 discloses a technique of improving physical properties by using polyvinyl alcohol as a base material and adding another laminating agent thereto. The present invention has a limitation in improving physical properties because the product is simply manufactured by irradiation, and it must be irradiated twice, since it cannot be kept in a package without irradiation. There is a problem that must be used separately.

또한, 대한민국 특허공개 제2001-0086864호에서 폴리비닐피롤리돈 합성 고분자를 키토산, 키토산과 폴리에틸렌옥사이드, 또는 알긴산나트륨과 폴리에틸렌옥사이드와 혼합하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1); 상기 단계 1의 수용액을 시트 형태로 성형하는 단계 (단계 2); 상기 단계 2의 시트를 포장하는 단계 (단계 3); 및 상기 단계 3의 포장된 시트에 방사선을 조사하는 단계 (단계 4)로 이루어지는 상처 치료용 수화겔 드레싱의 제조방법을 개시하였고, 대한민국 특허공개 제2003-0060458호에서는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 및 키토산, 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 생체 적합성 고분자의 수용액 또는 상기 생체적합성 고분자와 글리세린의 혼합물 수용액을 막 상에 도포하고 동결 및 해동을 수행하여 예비 수화겔을 성형하는 단계; 막 상에 성형된 예비 수화겔을 포장재료를 사용하여 포장하는 단계; 및 상기 포장된 예비 수화겔에 방사선을 조사하여 제조하는 상처 치료용 수화겔의 제조방법을 개시하였으며, 대한민국 특허공개 제2004-0085646호에서는 폴리비닐피롤리돈, 다가알코올 및 카라기난으로 이루어진 조성물을 포함하는 수화겔 드레싱, 트레이 및 방사선 조사에 의한 그의 제조방법 및 이를 이용한 상처치료용 드레싱 또는 피부미용 팩제를 개시하였다.In addition, the step of preparing an aqueous solution by mixing the polyvinylpyrrolidone synthetic polymer with chitosan, chitosan and polyethylene oxide, or sodium alginate and polyethylene oxide in Korea Patent Publication No. 2001-0086864 (step 1); Molding the aqueous solution of step 1 into a sheet form (step 2); Packing the sheet of step 2 (step 3); And a step of irradiating the packaged sheet of step 3 with radiation (step 4) to disclose a method for preparing a hydrogel dressing for wound treatment, and in Korea Patent Publication No. 2003-0060458, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol Forming a pre-hydrated gel by applying an aqueous solution of a biocompatible polymer selected from the group consisting of chitosan and a mixture thereof, or an aqueous solution of a mixture of the biocompatible polymer and glycerin on a membrane and performing freezing and thawing; Packaging the preformed hydrogel on the membrane using a packaging material; And a method for preparing a wound hydrogel prepared by irradiating the packaged preliminary hydrogel, and in Korean Patent Publication No. 2004-0085646, a hydrogel comprising a composition consisting of polyvinylpyrrolidone, polyhydric alcohol, and carrageenan Disclosed are a dressing, a tray and a method for producing the same by irradiation, and a dressing or skin pack for wound treatment using the same.

그러나, 이들은 12시간 이상 공기 중에 노출되면 수분이 증발되어 상처치료의 기능을 할 수 없으므로 사용가능 시간이 짧은 문제가 있다.
However, since they are evaporated when exposed to air for more than 12 hours, they can not function as a wound treatment, there is a short usable time.

통상, 상처 또는 궤양 치료용도를 만족시킬 수 있는 수화겔이 구비하여야 할 요건으로는 체액을 흡수할 수 있어야 하고, 박테리아로부터 감염을 막을 수 있어야 하며, 상처 또는 피부에 탈부착이 용이하여야 한다는 점을 들 수 있다. 또한, 투명성과 산소 투과성이 좋을 뿐만 아니라, 약물 제어가 가능하고, 취급이 용이하며, 저장성과 멸균력이 구비되어야 한다. 특히, 상처 또는 궤양 치료에 있어서 산소 투과성이 중요한데, 이는 상처 또는 궤양 부위의 저산소압을 예방하여 치료효과가 향상될 수 있기 때문이다.
In general, the requirements of a hydrogel to satisfy wound or ulcer treatment are to be able to absorb body fluids, to prevent infection from bacteria, and to be easily detachable from wounds or skin. have. In addition to good transparency and oxygen permeability, drug control, easy handling, storage and sterilization should be provided. In particular, oxygen permeability is important in the treatment of wounds or ulcers, because the therapeutic effect can be improved by preventing the hypoxic pressure of the wound or ulceration site.

하지만, 일반적인 수화겔은 상처 또는 궤양 부위에 발생하는 저산소압을 예방하기에 충분하지 못한 산소 투과율을 가지고 있는 문제점이 있다.
However, a general hydrogel has a problem in that it has an oxygen transmission rate that is not sufficient to prevent hypoxic pressure occurring in a wound or ulcer site.

이에, 본 발명자들은 궤양 부위에 산소를 공급하여 상처 또는 궤양 치료 효과가 높은 수화겔을 제조하기 위하여 연구하던 중, 효소를 함유한 수화겔이 상처 또는 궤양 부위에서 특이적으로 산소를 발생시켜 치료 효과를 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Thus, the inventors of the present invention while supplying oxygen to the ulcer site to study the manufacture of a hydrogel with high wound or ulcer treatment effect, the hydrogel containing enzymes specifically produce oxygen at the wound or ulcer site to improve the therapeutic effect It was confirmed that the present invention was completed.

본 발명의 목적은 효소를 함유한 상처 또는 궤양 치료용 수화겔을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a hydrogel for treating a wound or ulcer containing an enzyme.

본 발명의 다른 목적은 상기 효소를 함유한 상처 또는 궤양 치료용 수화겔의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a hydrogel for treating wounds or ulcers containing the enzyme.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 수화겔을 이용한 상처 치료용 드레싱을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a dressing for wound treatment using the hydrogel.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 수화겔을 이용한 당뇨성 궤양 치료용 드레싱을 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a dressing for treating diabetic ulcer using the hydrogel.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 글루코스를 포함하는 층(제1층);In order to achieve the above object, the present invention comprises a layer (first layer) comprising a biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose;

생체적합성 고분자, 다가알코올 및 글루코스옥시다아제(Glucoseoxidase, GOD)를 포함하는 층(제2층); 및A layer (second layer) comprising a biocompatible polymer, a polyhydric alcohol, and a glucose oxidase (GOD); And

생체적합성 고분자, 다가알코올 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제(horseradish peroxidase, POD)를 포함하는 층(제3층)을 차례로 적층한 3층 구조의 수화겔을 제공한다.Provided is a hydrogel having a three-layer structure in which a layer (third layer) including a biocompatible polymer, a polyhydric alcohol, and horseradish peroxidase (POD) are sequentially stacked.

또한, 본 발명은 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 글루코스를 정제수에 용해시켜 수용액을 제조하는 단계(단계 1);In addition, the present invention comprises the steps of dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose in purified water to prepare an aqueous solution (step 1);

생체적합성 고분자, 다가알코올 및 글루코스옥시다아제를 정제수에 용해시켜 수용액을 제조하는 단계(단계 2);Dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose oxidase in purified water to prepare an aqueous solution (step 2);

생체적합성 고분자, 다가알코올 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 정제수에 용해시켜 수용액을 제조하는 단계(단계 3);Preparing an aqueous solution by dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol, and horseradish peroxidase in purified water (step 3);

상기 단계 1 내지 단계 3에서 제조한 수용액들을 각각의 트레이에 부어 겔 상태의 시트 형태로 성형하는 단계(단계 4);Pouring the aqueous solutions prepared in steps 1 to 3 into respective trays to form a gel sheet (step 4);

상기 단계 4에서 제조한 각 시트에 방사선을 조사하는 단계(단계 5); 및Irradiating radiation to each sheet prepared in step 4 (step 5); And

상기 단계 5에서 방사선 조사된 각 시트를 차례로 적층하는 단계(단계 6)를 포함하는 제1항의 수화겔의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a hydrogel of claim 1 comprising the step (step 6) of sequentially laminating each sheet irradiated in step 5.

나아가, 본 발명은 상기 수화겔을 이용한 상처 치료용 드레싱을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a dressing for wound treatment using the hydrogel.

또한, 본 발명은 상기 수화겔을 이용한 궤양 치료용 드레싱을 제공한다.
The present invention also provides a dressing for treating ulcers using the hydrogel.

본 발명에 따른 수화겔은 상처 또는 궤양 치료용으로 사용하기 위한 기본 특성, 즉 체액 흡수, 박테리아로부터의 감염 예방, 상처나 피부에 부착 용이성, 투명성, 취급 용이성, 저장성과 멸균이 가능한 특성을 가지며, 효소의 산소 발생 작용으로 인하여 상처 또는 궤양 치료의 효과가 향상되므로 상처 또는 궤양 치료용 드레싱으로 유용할 수 있다.
The hydrogel according to the present invention has the basic characteristics for use in the treatment of wounds or ulcers, namely, body fluid absorption, prevention of infection from bacteria, ease of attachment to wounds or skin, transparency, ease of handling, storage and sterilization, and Due to the oxygen-producing action of the wound or ulcers to improve the effectiveness of the treatment may be useful as a dressing for wound or ulcer treatment.

도 1은 본 발명에 따른 수화겔의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수화겔을 찍은 사진이다.
도 3은 수화겔에 포집되어 있는 효소량을 측정한 그래프이다.
도 4는 수화겔에 포집되어 있는 효소의 활성을 측정한 그래프이다.
도 5는 수화겔에서 발생하는 산소량을 측정한 그래프이다.
도 6은 PVP 수화겔의 말 혈청 흡수율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 PVP 수화겔의 PECF 흡수율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 PVA 수화겔의 말 혈청 흡수율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 PVA 수화겔의 PECF 흡수율을 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic view of a hydrogel according to the present invention.
Figure 2 is a photograph taken a hydrogel according to the present invention.
3 is a graph measuring the amount of enzyme trapped in the hydrogel.
Figure 4 is a graph measuring the activity of the enzyme trapped in the hydrogel.
5 is a graph measuring the amount of oxygen generated in the hydrogel.
6 is a graph showing the horse serum uptake of PVP hydrogel.
7 is a graph showing the PECF absorption rate of PVP hydrogel.
8 is a graph showing the horse serum uptake of PVA hydrogel.
9 is a graph showing the PECF absorption rate of PVA hydrogel.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 글루코스를 포함하는 층(제1층);The present invention comprises a layer (first layer) comprising a biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose;

생체적합성 고분자, 다가알코올 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제(horseradish peroxidase, POD)를 포함하는 층(제3층)을 차례로 적층한 3층 구조의 수화겔을 제공한다.
Provided is a hydrogel having a three-layer structure in which a layer (third layer) including a biocompatible polymer, a polyhydric alcohol, and horseradish peroxidase (POD) are sequentially stacked.

이하, 본 발명에 따른 수화겔을 도 1을 참조하여 층별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the hydrogel according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

본 발명에 따른 수화겔의 제1층은, 본 발명의 수화겔에 포함되는 효소의 기질 역할을 하는 글루코스를 포함하는 수화겔 층이다.
The first layer of the hydrogel according to the present invention is a hydrogel layer containing glucose serving as a substrate of the enzyme contained in the hydrogel of the present invention.

상기 수화겔의 제1층은 강도를 적절하게 유지한다는 관점에서 생체적합성 고분자를 1~50 중량% 함유하고, 수화겔의 점착력과 유연성을 적절하게 유지한다는 관점에서 다가알코올을 0.1~10 중량% 함유하며, 기질로서 글루코스를 0.001~3 중량% 함유하는 것이 바람직하다.
The first layer of the hydrogel contains 1 to 50% by weight of a biocompatible polymer from the viewpoint of maintaining the strength properly, 0.1 to 10% by weight of polyhydric alcohol from the viewpoint of maintaining the adhesion and flexibility of the hydrogel, It is preferable to contain 0.001 to 3% by weight of glucose as a substrate.

상기 생체 적합성 고분자는 3차원의 망상구조를 가지고 있어야 하고, 친수성 관능기를 포함함으로써 물을 흡수할 뿐만 아니라, 물에 용해되지 않는 특성이 요구된다. 따라서 상기 수화겔을 이루는 생체적합성 고분자로는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 등과 같은 합성 고분자, 또는 카라기난, 소듐카르복시메틸셀룰로오스, 젤라틴, 아가, 알긴산염, 키토산 등과 같은 천연 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 고분자를 단독으로 또는 2 이상의 고분자를 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈 및 카라기난의 혼합으로 사용할 수 있다.
The biocompatible polymer should have a three-dimensional network structure and include a hydrophilic functional group to absorb water and to be insoluble in water. Therefore, the biocompatible polymer constituting the hydrogel may be a synthetic polymer such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, polyethylene oxide, or a natural polymer such as carrageenan, sodium carboxymethyl cellulose, gelatin, agar, alginate, chitosan, or the like. Any one polymer selected from the group consisting of may be used alone or in combination of two or more polymers, preferably a mixture of polyvinylpyrrolidone and carrageenan.

구체적으로, 상기 폴리비닐알콜은 친수성 고분자로서 생체재료로 적합하고 기계적 및 열적 강도가 우수하며, 동결 및 해동을 수 회 수행하면 물리적 방법으로 가교가 가능한 고분자로서, 다양한 수화겔 제조 및 막(membrane)의 제조에 주로 사용된다.
Specifically, the polyvinyl alcohol is a hydrophilic polymer, which is suitable as a biomaterial, has excellent mechanical and thermal strength, and can be crosslinked by a physical method after performing freezing and thawing several times, to prepare various hydrogels and membranes. Mainly used for manufacturing.

상기 폴리비닐피롤리돈은 친수성(water soluble) 고분자인 동시에 생체 적합성을 갖는 고분자로서 생체재료로 널리 사용된다. 또한, 폴리비닐피롤리돈은 단위 구조 내에 산소와 질소를 함유하고 있기 때문에, 물 분자와 수소 결합을 할 수 있고, 이를 통해 망상구조를 이룸으로써, 다량의 수분을 함유하여 수화겔에 적합한 고분자이다.
The polyvinylpyrrolidone is widely used as a biomaterial as a hydrophilic polymer and a biocompatible polymer. In addition, since polyvinylpyrrolidone contains oxygen and nitrogen in the unit structure, the polyvinylpyrrolidone is capable of hydrogen bonding with water molecules, thereby forming a network structure, and is a polymer suitable for hydrogels by containing a large amount of water.

상기 카라기난은 청정해역에서 자라는 홍조류에서 추출한 복합 다당류로서 식품응용에 있어 분산제, 유화안정제, 팽윤제, 증점제, 결착제, 식이섬유, 결정방지제, 그리고 겔화제로 사용되고 있으며, 식품외에도 의약품, 화장품, 그리고 기타 분야에서 응용이 기대되고 있는 고분자이다. 일반적으로, 카라기난은 강한 친수성을 나타내는 황산기를 지닌 음이온 고분자며 황산기의 함량과 위치에 따라 κ-, λ-, ι-, μ-, κ-furcellaran 형태로 구분하고, 단독 또는 서로 혼합된 형태로 제품화되어 있다. 통상, kappa-, lambda-, iota-형태의 3종류의 카라기난이 주로 많이 이용되고 있으며, 이중 겔화 특성을 고려하여 kappa-카라기난을 사용하는 것이 바람직하다.
The carrageenan is a complex polysaccharide extracted from red algae growing in clean waters and is used as a dispersant, emulsion stabilizer, swelling agent, thickener, binder, dietary fiber, crystallization agent, and gelling agent in food applications. It is a polymer that is expected to be applied in the field. In general, carrageenan is an anionic polymer with sulfuric acid group that shows strong hydrophilicity and is classified into κ-, λ-, ι-, μ-, κ-furcellaran according to the content and position of sulfate group, and commercialized in the form of single or mixed with each other. It is. Usually, three kinds of carrageenan of kappa-, lambda-, and iota-types are mainly used, and it is preferable to use kappa-carrageenan in consideration of double gelling properties.

그 외의 상기 생체고분자들도 3차원 망상 구조를 가지며, 이를 통해 수분을 함유하는 능력이 우수하다.
The other biopolymers also have a three-dimensional network structure, which is excellent in the ability to contain moisture.

만약, 상기 생체적합성 고분자의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 효소를 수용할 수 있을 정도의 겔 강도를 유지할 수 없고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 수용액을 준비하는 데 어려움이 있다.
If the content of the biocompatible polymer is less than 1% by weight, it is difficult to maintain the gel strength enough to accommodate the enzyme, and if it exceeds 50% by weight, it is difficult to prepare an aqueous solution.

또한, 상기 다가알코올은 본 발명의 수화겔의 점착력 및 유연성을 향상시키는 역할을 한다. 다만, 생체에 미치는 독성이 없을 것이 요구된다. 상기 다가알코올로는 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1-3-부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 소르비톨, 만니톨, 폴리에틸렌글리콜 등의 알콜 중에서 선택되는 1 이상으로 구성되는 것이 바람직하고, 이들 중에서 글리세린이 더욱 바람직하다.
In addition, the polyhydric alcohol serves to improve the adhesion and flexibility of the hydrogel of the present invention. However, it is required that there is no toxicity to the living body. The polyhydric alcohol is preferably composed of one or more selected from alcohols such as glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, 1-3-butylene glycol, hexylene glycol, sorbitol, mannitol, polyethylene glycol, among which glycerin is More preferred.

만약, 상기 다가알코올의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 점착력 및 유연성을 충분히 향상시킬 수 없고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 효소를 수용할 수 있을 정도의 겔 강도를 유지할 수 없다.
If the content of the polyhydric alcohol is less than 0.1% by weight, the adhesion and flexibility may not be sufficiently improved, and if the content of the polyhydric alcohol is greater than 10% by weight, gel strength enough to accommodate the enzyme may not be maintained.

나아가, 상기 글루코스는 하기 제2층의 산화환원 효소(글루코스옥시다아제)의 기질로서, 외부 산소와 함께 글루코스옥시다아제 내에서 반응되어 자신은 D-글루쿠론산(D-Glucuronic acid)으로 변환되고 산소를 과산화수소로 전환시키는 역할을 한다.
Furthermore, the glucose is a substrate of the redox enzyme (glucose oxidase) of the following second layer, and reacts with the external oxygen in the glucose oxidase to convert itself into D-Glucuronic acid and convert oxygen into hydrogen peroxide. To convert to

상기 글루코스의 함량은 본 발명에 사용되는 글루코스옥시다아제의 첨가량을 기준으로 조절할 수 있다. 본 발명에서 글루코스의 함량은 0.001~3 중량%인 것이 바람직하고, 글루코스옥시다아제 : 글루코스를 1 : 0.05~0.1 비율 정도로 첨가해주는 것이 더욱 바람직하다.
The glucose content may be adjusted based on the amount of glucose oxidase used in the present invention. In the present invention, the content of glucose is preferably 0.001 to 3% by weight, and it is more preferable to add glucose oxidase: glucose in a ratio of 1: 0.05 to 0.1.

본 발명에 따른 수화겔의 제2층은, 본 발명의 수화겔에 포함되는 효소로서 글루코스옥시다아제를 포함하여, 제1층에서 공급되는 외부 산소와 글루코스를 각각 과산화수소와 D-글루쿠론산으로 변환시켜 제3층으로 전달하는 역할을 한다.
The second layer of the hydrogel according to the present invention includes glucose oxidase as an enzyme included in the hydrogel of the present invention, and converts external oxygen and glucose supplied from the first layer into hydrogen peroxide and D-glucuronic acid, respectively, It serves to deliver to the floor.

상기 수화겔의 제2층은 수화겔의 강도를 적절하게 유지한다는 관점에서 생체적합성 고분자를 1~50 중량% 함유하고, 수화겔의 점착력과 유연성을 적절하게 유지한다는 관점에서 다가알코올을 0.1~10 중량% 함유하며, 효소로서 글루코스옥시다아제를 0.01~5 중량% 함유하는 것이 바람직하다.
The second layer of the hydrogel contains 1 to 50% by weight of the biocompatible polymer from the viewpoint of maintaining the strength of the hydrogel, and 0.1 to 10% by weight of the polyhydric alcohol from the viewpoint of maintaining the adhesion and flexibility of the hydrogel. It is preferable to contain 0.01 to 5% by weight of glucose oxidase as the enzyme.

상기 생체적합성 고분자의 종류, 이의 바람직한 예 및 함량 한정의 이유는 상술한 바와 같다.
The type of the biocompatible polymer, the preferred examples thereof and the reason for the content limitation are as described above.

또한, 상기 다가알코올의 종류, 이의 바람직한 예 및 함량 한정의 이유 역시 상술한 바와 같다.
In addition, the type of the polyhydric alcohol, preferred examples thereof and the reason for the content limitation are also as described above.

나아가, 상기 효소로서 글루코스옥시다아제의 함량은 전체 수용액에 대하여 0.01~5 중량%인 것이 바람직하고, 2~3 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 만약, 상기 효소(글루코스옥시다아제)의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 수화겔에 대한 효소의 포집량이 충분하지 못한 문제가 있고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 더 이상 효소의 첨가량 증가에 따른 포집량 증가가 일어나지 않아 효소가 낭비되는 문제가 있다[Kinetics of glucose oxidase immobilized in p(HEMA)-hydrogel microspheres in a packed-bed bioreactor, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 18 (2002) 69-80].
Furthermore, the content of glucose oxidase as the enzyme is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 2 to 3% by weight based on the total aqueous solution. If the content of the enzyme (glucose oxidase) is less than 0.01% by weight, there is a problem that the amount of encapsulation of the enzyme to the hydrogel is not sufficient, and when the amount of the enzyme is greater than 5% by weight, the amount of the enzyme increases due to the addition of the enzyme. There is a problem that the enzyme is wasted because it does not occur [Kinetics of glucose oxidase immobilized in p (HEMA) -hydrogel microspheres in a packed-bed bioreactor, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 18 (2002) 69-80].

본 발명에 따른 수화겔의 제3층은, 본 발명의 수화겔에 포함되는 효소로서 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 포함하여, 제2층에서 공급되는 과산화수소를 물과 산소로 변환시켜 산소를 상처 또는 궤양 부위로 전달하는 역할을 한다.
The third layer of the hydrogel according to the present invention, including an enzyme contained in the hydrogel of the present invention, including horseradish peroxidase, converts hydrogen peroxide supplied from the second layer into water and oxygen to convert oxygen into a wound or ulcer site. It serves to convey.

상기 수화겔의 제3층은 수화겔의 강도를 적절하게 유지한다는 관점에서 생체적합성 고분자를 1~50 중량% 함유하고, 수화겔의 점착력과 유연성을 적절하게 유지한다는 관점에서 다가알코올을 0.1~10 중량%이며; 효소로서 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 0.001~5 중량% 함유하는 것이 바람직하다.
The third layer of the hydrogel contains 1 to 50% by weight of a biocompatible polymer from the viewpoint of maintaining the strength of the hydrogel, and 0.1 to 10% by weight of a polyhydric alcohol from the viewpoint of maintaining the adhesion and flexibility of the hydrogel. ; It is preferable to contain 0.001-5 weight% of horseradish peroxidase as an enzyme.

상기 호세라디쉬 퍼옥시다아제의 함량은 본 발명에 사용되는 글루코스옥시다아제의 첨가량을 기준으로 조절할 수 있다. 본 발명에서 호세라디쉬 퍼옥시다아제의 함량은 0.001~5 중량%인 것이 바람직하고, 글루코스옥시다아제 : 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 1 : 0.1~0.2 비율 정도로 첨가해주는 것이 더욱 바람직하다.
The amount of horseradish peroxidase can be adjusted based on the amount of glucose oxidase used in the present invention. In the present invention, the content of horseradish peroxidase is preferably 0.001 to 5% by weight, and it is more preferable to add glucose oxidase: horseradish peroxidase to a ratio of about 1: 0.1 to 0.2.

본 발명에 따른 3층 구조의 수화겔의 상처 또는 궤양 부위에 산소를 공급하는 원리는 다음과 같다. 제1층에 함유되어 있는 글루코스와 외부에서 유입되는 산소가 제2층의 글루코스옥시다아제에 의해 산화환원 반응을 거쳐 각각 D-글루쿠론산과 과산화수소로 변환되어 제3층의 호세라디쉬 퍼옥시다아제에게 전달되고 상기 호세라디쉬 퍼옥시다아제는 과산화수소를 다시 물과 산소로 전환시켜 상처 또는 궤양 부위에 산소를 공급하는 역할을 한다.
The principle of supplying oxygen to the wound or ulceration site of the hydrogel of the three-layer structure according to the present invention is as follows. Glucose contained in the first layer and oxygen introduced from the outside are redox-reacted by the glucose oxidase of the second layer, and then converted into D-glucuronic acid and hydrogen peroxide, respectively, and transferred to the hoseradic peroxidase of the third layer. The hoseradish peroxidase serves to supply oxygen to the wound or ulcer site by converting hydrogen peroxide back into water and oxygen.

일반적인 수화겔에서 산소가 궤양 부위까지 도달하는 투과율은 매우 낮기 때문에 궤양 치료를 더디게 하는 저산소압 현상이 발생하는데, 본 발명에 따른 수화겔은 궤양 부위에 산소를 발생하게 함으로써 저산소압 현상이 발생하지 않아 치료효과를 향상시키게 되는 것이다.
In the general hydrogel, oxygen transmits to the ulcer area is very low, so the hypoxic phenomenon that slows the treatment of ulcers occurs, the hydrogel according to the present invention by generating oxygen in the ulcer area does not occur hypoxic pressure phenomenon treatment effect Will be improved.

또한, 본 발명은 상기 수화겔의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing the hydrogel.

구체적으로, 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 글루코스를 정제수에 용해시켜 수용액을 제조하는 단계(단계 1);Specifically, dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose in purified water to prepare an aqueous solution (step 1);

상기 단계 5에서 방사선 조사된 각 시트를 차례로 적층하는 단계(단계 6)를 포함하는 제1항의 수화겔의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing a hydrogel of claim 1 comprising the step (step 6) of sequentially laminating each sheet irradiated in step 5.

이하, 본 발명의 수화겔을 제조 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the hydrogel of the present invention will be described in detail for each step of preparation.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 본 발명의 3층 구조의 수화겔에서 제1층을 구성하기 위한 준비단계로, 정제수에 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 기질로서 글루코스를 용해시켜 수용액을 제조하는 단계이다.
In the production method according to the present invention, step 1 is a preparation step for forming the first layer in the hydrogel of the three-layer structure of the present invention, by dissolving glucose in purified water as a biocompatible polymer, polyhydric alcohol and a substrate in an aqueous solution Manufacturing step.

이때, 상기 수용액에 함유되는 생체 적합성 고분자의 함량은 겔 강도를 적절하게 유지하기 위해서 전체 수용액에 대하여 폴리비닐피롤리돈 1~15 중량%, 카라기난 1~30 중량%이고; 상기 다가알코올의 함량은 수화겔의 점착력과 유연성을 적절하게 유지한다는 관점에서 글리세린 0.1~10 중량%이며; 기질로서 글루코스 0.001~3 중량%인 것이 바람직하다.
At this time, the content of the biocompatible polymer contained in the aqueous solution is 1 to 15% by weight of polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of carrageenan based on the total aqueous solution in order to maintain the gel strength appropriately; The content of the polyhydric alcohol is 0.1 to 10% by weight of glycerin from the viewpoint of properly maintaining the adhesion and flexibility of the hydrogel; It is preferable that it is 0.001 to 3 weight% of glucose as a substrate.

나아가, 상기 글루코스 함량 한정 이유 역시 상술한 바와 같다.
Furthermore, the reason for limiting the glucose content is also the same as described above.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 본 발명의 3층 구조의 수화겔에서 제2층을 구성하기 위한 준비단계로, 정제수에 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 효소로서 글루코스옥시다아제를 용해시켜 수용액을 제조하는 단계이다.
In the preparation method according to the present invention, the step 2 is a preparation step for forming a second layer in the hydrogel of the three-layer structure of the present invention, by dissolving glucose oxidase as a biocompatible polymer, polyhydric alcohol and enzyme in purified water To prepare.

이때, 상기 수용액에 함유되는 생체 적합성 고분자의 함량은 수화겔의 강도를 적절하게 유지하기 위해서 전체 수용액에 대하여 폴리비닐피롤리돈 1~15 중량%, 카라기난 1~30 중량%이고; 상기 다가알코올의 함량은 수화겔의 점착력과 유연성을 적절하게 유지한다는 관점에서 글리세린 0.1~10 중량%이며; 효소로서 글루코스옥시다아제 0.01~5 중량%인 것이 바람직하다.
At this time, the content of the biocompatible polymer contained in the aqueous solution is 1 to 15% by weight of polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of carrageenan based on the total aqueous solution in order to maintain the strength of the hydrogel; The content of the polyhydric alcohol is 0.1 to 10% by weight of glycerin from the viewpoint of properly maintaining the adhesion and flexibility of the hydrogel; It is preferable that it is 0.01-5 weight% of glucose oxidase as an enzyme.

나아가, 상기 글루코스옥시다아제 함량 한정 이유 역시 상술한 바와 같다.
Furthermore, the reason for limiting the glucose oxidase content is also the same as described above.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 본 발명의 3층 구조의 수화겔에서 제3층을 구성하기 위한 준비단계로, 정제수에 생체적합성 고분자, 다가알코올 및 효소로서 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 용해시켜 수용액을 제조하는 단계이다.
In the manufacturing method according to the present invention, the step 3 is a preparation step for forming a third layer in the hydrogel of the three-layer structure of the present invention, purified by purified water perillase as a biocompatible polymer, polyhydric alcohol and enzyme Dissolution to prepare an aqueous solution.

이때, 상기 수용액에 함유되는 생체 적합성 고분자의 함량은 수화겔의 강도를 적절하게 유지하기 위해서 전체 수용액에 대하여 폴리비닐알코올 1~15 중량%, 폴리비닐피롤리돈 1~30 중량%, 카라기난 1~10 중량%, 젤라틴 1~10 중량%이고; 상기 다가알코올의 함량은 수화겔의 점착력과 유연성을 적절하게 유지한다는 관점에서 글리세린 0.1~10 중량%이며; 효소로서 호세라디쉬 퍼옥시다아제 0.001~5 중량%인 것이 바람직하다.
At this time, the content of the biocompatible polymer contained in the aqueous solution is 1 to 15% by weight of polyvinyl alcohol, 1 to 30% by weight of polyvinylpyrrolidone, carrageenan 1 to 10 to the total aqueous solution in order to maintain the strength of the hydrogel appropriately Wt%, gelatin 1-10 wt%; The content of the polyhydric alcohol is 0.1 to 10% by weight of glycerin from the viewpoint of properly maintaining the adhesion and flexibility of the hydrogel; It is preferable that it is 0.001-5 weight% of horseradish peroxidase as an enzyme.

나아가, 상기 호세라디쉬 퍼옥시다아제 함량 한정 이유 역시 상술한 바와 같다.
Furthermore, the reason for limiting the content of the horseradish peroxidase is also the same as described above.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 1 내지 단계 3에서 얻어진 수용액을 각 트레이에 부어 겔상태 시트 형태로 성형하는 것으로, 상기 수용액을 트레이에 붓고 상온에 방치하여 수용액의 온도가 40 ℃ 이하로 내려가게 되면 카라기난의 특성에 의해 물리적 겔화가 되어 트레이 안에서 시트가 형성된다. 본 발명에서 트레이는 용도에 따라 일반적인 모양 또는 다양한 크기, 두께 및 모양으로 제작된 것을 사용할 수 있다.
In the manufacturing method according to the present invention, the step 4 is to pour the aqueous solution obtained in the steps 1 to 3 in each tray to form a gel sheet, the aqueous solution is poured into a tray and left at room temperature so that the temperature of the aqueous solution is When the temperature is lowered below 40 ° C., the carrageenan causes physical gelation and forms a sheet in the tray. In the present invention, the tray may be manufactured in a general shape or various sizes, thicknesses and shapes according to the use.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 5는 상기 단계 4에서 제조한 각 시트에 방사선을 조사하는 것으로, 방사선을 조사함으로써 고분자를 가교시키는 것과 동시에 수화겔을 멸균시킬 수 있다. 이때, 사용되는 방사선은 감마선, 자외선, 전자선 등을 사용할 수 있다.In the manufacturing method according to the present invention, the step 5 is to irradiate each sheet prepared in step 4 to the radiation, it is possible to sterilize the hydrogel while simultaneously crosslinking the polymer by irradiation with radiation. In this case, the radiation used may be gamma rays, ultraviolet rays, electron beams, and the like.

이때, 상기 방사선의 조사선량은 5 ~ 100 kGy인 것이 바람직하며, 10 ~ 50 kGy인 것이 더욱 바람직하고, 35 kGy인 것이 수화겔 내에 포집된 효소의 활성과 수화겔의 물성을 모두 고려했을 때 가장 바람직하다. 만약, 상기 조사선량이 5 kGy 미만인 경우에는 방사선 조사에 의한 생체적합성 고분자 간의 효과적인 가교 형성을 기대할 수 없고, 100 kGy를 초과할 경우에는 가교량의 증가로 인한 겔 강도의 비대로 인해 수화겔의 유연성이 저하하고, 고분자의 방사선 열화 문제가 발생할 뿐만 아니라, 수화겔 내에 포집된 효소의 활성이 저하되는 문제가 있다.
In this case, the radiation dose is preferably 5 to 100 kGy, more preferably 10 to 50 kGy, and most preferably 35 kGy, considering both the activity of the enzyme trapped in the hydrogel and the physical properties of the hydrogel. . If the irradiation dose is less than 5 kGy, effective crosslinking cannot be expected between the biocompatible polymers by irradiation, and if it exceeds 100 kGy, the flexibility of the hydrogel is increased due to the increase in gel strength due to the increase in the amount of crosslinking. In addition to the degradation, there is a problem that not only the radiation deterioration problem of the polymer occurs, but also the activity of the enzyme trapped in the hydrogel is reduced.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 6은 상기 단계에서 제조된 각 수화겔층을 차례로 적층하는 단계이다. 구체적으로, 상기 단계 3에서 제조한 수화겔(제3층) 상에, 상기 단계 2에서 제조한 수화겔(제2층) 상에, 상기 단계 1에서 제조한 수화겔(제1층)을 차례로 적층하여 3층 구조의 당뇨성 궤양 치료용 수화겔을 제조하는 것이다.In the manufacturing method according to the present invention, step 6 is a step of laminating each of the hydrogel layer prepared in the step. Specifically, on the hydrogel (third layer) prepared in step 3, on the hydrogel (second layer) prepared in step 2, the hydrogel (first layer) prepared in step 1 was sequentially laminated 3 To prepare a hydrogel for the treatment of diabetic ulcers of a layer structure.

상기 3층 구조의 당뇨성 궤양 치료용 수화겔은 도 1에 나타낸 바와 같이 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 포함한 수화겔(제3층) 층이 환부에 부착된다.
In the hydrogel for treating diabetic ulcer of the three-layer structure, a hydrogel (third layer) layer including horseradish peroxidase is attached to the affected area as shown in FIG. 1.

또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기에서 제조된 3층 구조의 수화겔을 포장하는 단계를 추가할 수 있다. 포장에는 통상의 포장 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 나일론 또는 폴리에스테르 등과 같은 고분자 필름이나 알루미늄 박, 또는 알루미늄과 고분자 필름의 라미네이트를 사용할 수 있다.
In addition, the manufacturing method according to the present invention may add a step of packaging the hydrogel of the three-layer structure prepared above. Conventional packaging materials can be used for packaging, and for example, a polymer film such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, nylon or polyester, or an aluminum foil, or a laminate of aluminum and a polymer film can be used.

나아가, 본 발명은 상기 효소를 포함하는 수화겔을 이용한 상처 및 궤양 치료용 드레싱을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a dressing for treating wounds and ulcers using a hydrogel containing the enzyme.

본 발명의 수화겔은 상처 및 궤양 치료용으로 사용하기 위한 기본 특성, 즉 체액 흡수, 박테리아로부터의 감염 예방, 상처 및 궤양이나 피부에 부착 용이성, 투명성, 취급 용이성, 저장성과 멸균이 가능한 특성을 가지며, 효소에 의한 산소 발생효과로 상처 또는 궤양 부위의 저산소압을 예방하여 치료의 효과가 향상되므로 상처 또는 궤양 치료용 드레싱으로 적용할 수 있다.
The hydrogel of the present invention has basic properties for use in treating wounds and ulcers, namely, body fluid absorption, prevention of infection from bacteria, adhesion to wounds and ulcers or skin, transparency, ease of handling, storage and sterilization, The oxygen-producing effect of the enzyme prevents the hypoxic pressure of the wound or ulcer site, thereby improving the effectiveness of the treatment and can be applied as a dressing for wound or ulcer treatment.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, an Example demonstrates this invention in detail. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1> 효소를 함유한 당뇨성 궤양 치료용 1> For treating diabetic ulcer containing enzyme 수화겔의Hydrogel 제조 Produce

폴리비닐알콜(Mw 8.5×10⁴-1.24×10⁵)과 글리세린(Fw. 92.10)은 동양제철화학에서 구입하여 사용하였다. 폴리비닐피롤리돈(Mw. 1.2×10⁶-2.0×10⁶)은 BASF사에서 구입하였고, 카라기난(Mw. 1.0×10⁵-8.0×10⁵)은 MSC사에서 구입하여 사용하였다. 글루코스(Fw. 180.16), 글루코스옥시다아제 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제는 모두 Sigma-Aldrich에서 구입하였고, 모든 시약들은 정제과정 없이 사용하였다.
Polyvinyl alcohol (Mw 8.5 × 10 ⁴ -1.24 × 10 ⁵ ) and glycerin (Fw. 92.10) were purchased from Dongyang Steel Chemical. Polyvinylpyrrolidone (Mw. 1.2 × 10 ⁶ -2.0 × 10 ⁶ ) was purchased from BASF, and carrageenan (Mw. 1.0 × 10 ⁵ -8.0 × 10 ⁵ ) was purchased from MSC. Glucose (Fw. 180.16), glucose oxidase and horseradish peroxidase were all purchased from Sigma-Aldrich and all reagents were used without purification.

단계 1: Step 1: 글루코스를Glucose 함유한 Containing 수화겔의Hydrogel 제조(제1층) Manufacture (1st layer)

정제수에 폴리비닐피롤리돈(PVP) 6 중량%, 카라기난 12 중량%, 글리세린 1 중량% 및 글루코스 0.19 중량%를 넣고 덩어리가 없어질 때까지 교반하여 혼합시켰다. 이후 거품을 제거하기 위하여 60 ℃ 항온수조(water bath)에 약 12시간 정도 담가놓았다. 다음으로 상기 혼합 수용액을 형틀에 붓고 밀봉한 다음 시간당 35 kGy의 세기로 코발트60 감마선을 조사시켜 당뇨성 궤양 치료용 수화겔의 제1층을 제조하였다.
6% by weight of polyvinylpyrrolidone (PVP), 12% by weight of carrageenan, 1% by weight of glycerin and 0.19% by weight of glucose were added to the purified water, followed by mixing until the mass disappeared. Thereafter, about 12 hours was immersed in a 60 ℃ water bath to remove bubbles. Next, the mixed aqueous solution was poured into a mold, sealed, and irradiated with cobalt 60 gamma rays at an intensity of 35 kGy per hour to prepare a first layer of hydrogel for treating diabetic ulcer.

단계 2: Step 2: 글루코스옥시다아제를Glucose oxidase 함유한 Containing 수화겔의Hydrogel 제조(제2층) Manufacture (2nd layer)

정제수에 폴리비닐피롤리돈(PVP) 6 중량%, 카라기난 12 중량%, 글리세린 1 중량% 및 글루코스옥시다아제 2.2 중량%를 넣고 덩어리가 없어질 때까지 교반하여 혼합시켰다. 이후 거품을 제거하기 위하여 60 ℃ 항온수조(water bath)에 약 12시간 정도 담가놓았다. 다음으로 상기 혼합 수용액을 형틀에 붓고 밀봉한 다음 시간당 35 kGy의 세기로 코발트60 감마선을 조사시켜 당뇨성 궤양 치료용 수화겔의 제2층을 제조하였다.
6% by weight of polyvinylpyrrolidone (PVP), 12% by weight of carrageenan, 1% by weight of glycerin and 2.2% by weight of glucose oxidase were added to the purified water and mixed by stirring until the mass disappeared. Thereafter, about 12 hours was immersed in a 60 ℃ water bath to remove bubbles. Next, the mixed aqueous solution was poured into a mold and sealed, and then irradiated with cobalt 60 gamma rays at an intensity of 35 kGy per hour to prepare a second layer of hydrogel for treating diabetic ulcer.

단계 3: Step 3: 호세라디쉬Jose Ladish 퍼옥시다아제를Peroxidase 함유한 Containing 수화겔의Hydrogel 제조(제3층) Manufacture (the third layer)

정제수에 폴리비닐알코올(PVA) 3 중량%, 폴리비닐피롤리돈(PVP) 12 중량%, 카라기난 1.4 중량%, 젤라틴 1.5 중량%, 글리세린 4 중량% 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제 0.29 중량%를 넣고 덩어리가 없어질 때까지 교반하여 혼합시켰다. 이후 거품을 제거하기 위하여 60 ℃ 항온수조(water bath)에 약 12시간 정도 담가놓았다. 다음으로 상기 혼합 수용액을 형틀에 붓고 밀봉한 다음 시간당 35 kGy의 세기로 코발트60 감마선을 조사시켜 당뇨성 궤양 치료용 수화겔의 제3층을 제조하였다.
3% by weight of polyvinyl alcohol (PVA), 12% by weight of polyvinylpyrrolidone (PVP), 1.4% by weight of carrageenan, 1.5% by weight of gelatin, 4% by weight of glycerin and 0.29% by weight of horseradish peroxidase Stir until no more is mixed. Thereafter, about 12 hours was immersed in a 60 ℃ water bath to remove bubbles. Next, the mixed aqueous solution was poured into a mold, sealed, and irradiated with cobalt 60 gamma rays at an intensity of 35 kGy per hour to prepare a third layer of hydrogel for treating diabetic ulcer.

단계 4: 상기 단계 1~3에서 제조한 각 Step 4: Each of the steps prepared in steps 1 to 3 수화겔Hydrogel 층을 Floor 적층하는Laminated 단계 step

상기 단계 3에서 제조한 수화겔(제3층) 상에, 상기 단계 2에서 제조한 수화겔(제2층) 상에, 상기 단계 1에서 제조한 수화겔(제1층)을 차례로 적층하여 3층 구조의 당뇨성 궤양 치료용 수화겔을 제조하였다.
On the hydrogel (third layer) prepared in step 3, on the hydrogel (second layer) prepared in step 2, the hydrogel (first layer) prepared in step 1 was sequentially laminated to obtain a three-layer structure. Hydrogels for treating diabetic ulcers were prepared.

본 실시예에 따른 3층 구조의 당뇨성 궤양 치료용 수화겔을 도 1에 나타낸 바와 같이 호세라디쉬 퍼옥시다아제를 포함한 수화겔(제3층) 층이 환부에 부착되도록 제조하였다. 상기 3층 구조의 수화겔을 제조한 후 찍은 사진을 도 2에 나타내었다.
A hydrogel for treating diabetic ulcers having a three-layer structure according to the present example was prepared such that the hydrogel (third layer) layer including horseradish peroxidase was attached to the affected area as shown in FIG. 1. A photograph taken after preparing the hydrogel of the three-layer structure is shown in FIG. 2.

<< 실험예Experimental Example 1> 1> 수화겔에On the hydrogel 포집된Captured 효소량Enzyme amount 측정 Measure

실시예 1에서 제조한 수화겔(제2층)에 포집된 글루코스옥시다아제 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제의 양을 측정하기 위하여, 로우리(Lowry) 단백질 측정법으로 검정곡선을 구한 뒤 효소 용액의 흡광도와 비교하여 농도를 구하였다.
In order to determine the amount of glucose oxidase and horseradish peroxidase collected in the hydrogel (second layer) prepared in Example 1, the calibration curve was determined by Lowry protein measurement and compared with the absorbance of the enzyme solution. Was obtained.

먼저, 검정곡선을 구하기 위하여 Na₂CO₃ 2 중용량%를 0.1 M NaOH에 녹인 용액과 CuSO₄?5H₂O 0.5 중량%를 1% Na-K-Tartrate에 녹인 용액을 50:1로 혼합한 용액 2 ml를 0~0.2 mg/ml의 범위 내에서 여러 농도로 제조한 소 세럼 알부민(Bovine serum albumin, BSA) 용액 0.1 ml에 가하고 10분간 반응시킨 다음, 0.2 ml의 폴린(Folin) 시약을 첨가하고 혼합한 후 다시 30분간 방치시킨 다음 분광기(DU 800 Spectrophotometer, BECKMAN COULTER)로 660 nm 파장에서 흡광도를 측정하여 검정곡선을 구하였다.
First, a solution prepared by dissolving a solution of CuSO ₄ 5H ₂ O 0.5% by weight dissolved in a Na ₂ CO ₃ ₂ medium capacity% in 0.1 M NaOH in 1% Na-K-Tartrate to obtain the calibration curve 50: a mixed solution of 1? 2 ml was added to 0.1 ml of bovine serum albumin (BSA) solution prepared at various concentrations within the range of 0-0.2 mg / ml, reacted for 10 minutes, and then 0.2 ml of Folin reagent was added. After mixing, the mixture was left to stand for 30 minutes and absorbance was measured at 660 nm with a spectrometer (DU 800 Spectrophotometer, BECKMAN COULTER) to obtain a calibration curve.

상기 검정곡선을 구하기 위한 실험과정 중에서 소 세럼 알부민(Bovine serum albumin, BSA) 용액 대신에 실시예 1에서 제조한 수화겔을 완충용액으로 세척하였을 때, 포집되지 않고 용출되어 나오는 효소가 포함된 완충용액을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 수행하여 효소의 흡광도를 측정하였고, 상기 검정곡선과 비교하여 씻겨져 나온 효소의 양을 측정하였다. 상기에서 구한 씻겨져 나온 효소의 양을 최초에 첨가해준 효소의 양에서 빼서 수화겔에 최종 포집된 글루코스옥시다아제 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제의 백분율을 구하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
When the hydrogel prepared in Example 1 was washed with a buffer solution instead of a bovine serum albumin (BSA) solution in an experimental procedure to obtain the assay curve, a buffer solution containing an enzyme that was eluted without being collected was collected. The absorbance of the enzyme was measured by the same method except that it was used, and the amount of enzyme washed out was measured in comparison with the calibration curve. The percentage of glucose oxidase and horseradish peroxidase finally collected on the hydrogel was obtained by subtracting the amount of the washed out enzyme from the amount of enzyme initially added, and the results are shown in FIG. 3.

도 3은 수화겔에 포집되어 있는 효소량을 측정한 그래프이다.
3 is a graph measuring the amount of enzyme collected in the hydrogel.

도 3에 나타난 바와 같이, 폴리비닐알코올(PVA) 수화겔층과 폴리비닐피롤리돈(PVP) 수화겔층 모두 70% 이상의 효소(글루코스옥시다아제 및 호세라디쉬 퍼옥시다아제) 포집량을 나타냄을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 3, it was found that both the polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel layer and the polyvinylpyrrolidone (PVP) hydrogel layer exhibited more than 70% of enzyme (glucosidase and horseradish peroxidase) trapping amounts.

따라서, 본 발명에 따른 수화겔은 궤양 부위에 산소를 공급해 주기에 충분한 효소의 양을 포집하고 있으므로, 당뇨성 궤양 치료용 수화겔로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the hydrogel according to the present invention traps an amount of enzyme sufficient to supply oxygen to the ulcer site, and thus can be usefully used as a hydrogel for treating diabetic ulcers.

<< 실험예Experimental Example 2> 수화 2> sign language 겔에On gel 포집된Captured 효소의 활성 평가 Evaluation of enzyme activity

실시예 1에서 제조한 수화겔에 포집되어 있는 효소의 활성을 알아보기 위하여 다음과 같이 실험을 수행하였다.In order to determine the activity of the enzyme trapped in the hydrogel prepared in Example 1 was carried out as follows.

구체적으로, 실시예 1에서 제조한 겔 0.2 g을 잘라 1.5 ml 마이크로 튜브에 담고 0.5 g의 비드(bead)와 1 ml의 완충용액을 넣고 비드 비터(bead beater)에서 30초 간격으로 겔을 분쇄한 후 얼음 수조에서 냉각시키는 단계를 3회 실시한 다음 원심분리하여 얻은 상층액에서 효소용액을 얻어 상기 실험예 1에서 사용한 분광기로 흡광도를 측정하여 효소의 활성을 계산하였다.
Specifically, 0.2 g of the gel prepared in Example 1 was cut into 1.5 ml microtubes, 0.5 g of beads and 1 ml of buffer solution were added, and the gel was pulverized at a bead beater at 30 second intervals. After performing the step of cooling in an ice bath three times, the enzyme solution was obtained from the supernatant obtained by centrifugation, and the absorbance was measured by the spectrometer used in Experimental Example 1 to calculate the activity of the enzyme.

수화겔에On the hydrogel 포집된Captured 글루코스옥시다아제의Of glucose oxidase 활성 평가 Active evaluation

큐벳(cuvette)에 2.9 ml의 반응 칵테일(0.17 mM O-디아니시딘(O-Dianisidine)과 1.72 중용량% 글루코스 용액)에 0.1 ml의 60 푸르푸로갈린(purpurogallin) units/ml이 함유되도록 녹인 퍼옥시다아제(POD)와 0.4~0.8 units/ml의 글루코스옥시다아제(GOD) 또는 수화겔을 50 mM 소듐 아세테이트 용액(pH 5.1)로 씻어낸 용액 0.1 ml를 첨가하여 잘 섞은 후 35 ℃에서 660 nm 파장의 흡광도를 측정하였고, 수화겔에 포집된 글루코스옥시다아제의 활성을 하기 수학식 1로 계산하였다.Peroxidase dissolved in cuvette to contain 0.1 ml of 60 purpurogallin units / ml in 2.9 ml of reaction cocktail (0.17 mM O-Dianisidine and 1.72 medium dose glucose solution) (POD) and 0.4 to 0.8 units / ml of glucose oxidase (GOD) or hydrogel were added with 0.1 ml of a solution washed with 50 mM sodium acetate solution (pH 5.1) and mixed well, and then absorbance at 660 nm was measured at 35 ° C. The activity of the glucose oxidase trapped in the hydrogel was calculated by the following equation.

상기 수학식 1에서,In the above equation (1)

(△A_500nm/min)test는 효소액이 첨가된 샘플을 500 nm에서 5분 동안의 흡광도를 모니터링한 후 5로 나누어 1분 동안 변화한 흡광도의 차이고,(△ A _500nm / min) test is the difference in absorbance changed for 1 minute after dividing the enzyme-added samples by monitoring the absorbance for 5 minutes at 500 nm for 5 minutes,

(△A_500nm/min)Blank는 효소액 대신 버퍼가 첨가된 샘플을 500 nm에서 5분 동안의 흡광도를 모니터링한 후 5로 나누어 1분 동안 변화한 흡광도의 차이며,(ΔA _500nm / min) Blank is the difference in absorbance changed for 1 minute after monitoring the absorbance for 5 minutes at 500 nm for the sample to which buffer was added instead of the enzyme solution,

(3.1)은 효소활성 측정에 사용된 총 샘플의 양(ml)이고,(3.1) is the total sample amount (ml) used for the enzyme activity measurement,

(Dilution-factor)는 희석배수이며,Dilution-factor is the dilution factor,

(7.5)는 O-Dianisidine의 500 nm에서의 몰흡광계수이고,(7.5) is the molar extinction coefficient at 500 nm of O-Dianisidine,

(0.1)은 사용된 효소액의 양(ml)을 나타낸다.
(0.1) shows the amount (ml) of the enzyme liquid used.

GOD 활성 측정 원리는 하기와 같이, 호세라디쉬 퍼옥시다아제에 의하여 환원형의 O-디아니시딘이 산화됨에 따라 투명한 용액이 붉게 변하면서 그에 따른 흡광도 차이를 구하는 것이다.The principle of measuring GOD activity is to obtain a difference in absorbance according to the red color of the transparent solution as the reduced O- dianisidine is oxidized by the horseradish peroxidase as follows.

(1) 글루코스옥시다아제(1) glucose oxidase

β-D-글루코스 + H₂O + O₂ → D-글루쿠론산 + H₂O₂ β-D-glucose + H ₂ O + O ₂ → D-glucuronic acid + H ₂ O ₂

(2) 호세라디쉬 퍼옥시다아제(2) horse radish peroxidase

2H₂O₂ + O-디아니시딘 → 2H₂O + O₂ + O-디아니시딘
2H ₂ O ₂ + O-Dianisidine → 2H ₂ O + O ₂ + O-Dianisidine

상기 겔에 포집된 글루코스옥시다아제(GOD)의 활성을 측정한 결과를 도 4에 나타내었다.
4 shows the results of measuring the activity of glucose oxidase (GOD) collected in the gel.

수화겔에On the hydrogel 포집된Captured 호세라디쉬Jose Ladish 퍼옥시다아제의Peroxidase 활성 평가 Active evaluation

큐벳(cuvette)에 2.1 ml의 증류수, 100 mM 소듐포스페이트 용액(pH 6.0) 0.32 ml, 0.5 중량% 과산화수소용액 0.16 ml, 5 중용량% 피로가롤(pyrogallol) 용액 0.32 ml을 넣고 POD 효소 용액 또는 수화겔을 50 mM 소듐 아세테이트 용액(pH 5.1)로 씻어낸 용액 0.1 ml를 첨가하여 잘 섞은 후 20 ℃에서 500 nm 파장의 흡광도를 측정하였고, 수화겔에 포집된 글루코스옥시다아제의 활성을 하기 수학식 2로 계산하였다.In a cuvette, add 2.1 ml of distilled water, 0.32 ml of 100 mM sodium phosphate solution (pH 6.0), 0.16 ml of 0.5 wt% hydrogen peroxide solution, 0.32 ml of 5 medium-volume pyrogallol solution, and add POD enzyme solution or hydrogel 0.1 ml of the solution washed with 50 mM sodium acetate solution (pH 5.1) was added thereto, mixed well, and the absorbance at 500 nm was measured at 20 ° C., and the activity of glucose oxidase collected in the hydrogel was calculated by Equation 2 below.

상기 수학식 2에서,In Equation 2,

(△A_420nm/min)test는 효소액이 첨가된 샘플을 420 nm에서 20초 동안의 흡광도를 모니터링한 후 흡광도가 0.16~0.28인 부분(가장 정확한 값이 측정되는 범위)에서 변화한 흡광도의 차이고,(ΔA _{420 nm} / min) test is the difference in absorbance changed in the portion where the absorbance was measured in the range of 0.16 to 0.28 (the most accurate value is measured) after monitoring the absorbance for 20 seconds at 420 nm for the sample to which the enzyme solution was added.

(△A_420nm/min)Blank는 효소액 대신 버퍼가 첨가된 샘플을 420 nm에서 20초 동안의 흡광도를 모니터링한 후 흡광도가 0.16~0.28인 부분에서 변화한 흡광도의 차이며,(ΔA _420nm / min) Blank is the difference in absorbance changed in the part where the absorbance is 0.16 ~ 0.28 after monitoring the absorbance for 20 seconds at 420 nm for the sample with buffer instead of enzyme solution.

(3)은 효소활성 측정에 사용된 총 샘플의 양(ml)이고,(3) is the total sample amount (ml) used for the enzyme activity measurement,

(Dilution-factor)는 희석배수이며,Dilution-factor is the dilution factor,

(12)는 O-Dianisidine의 420 nm에서의 몰흡광계수이고,(12) is the molar extinction coefficient at 420 nm of O-Dianisidine,

POD 활성 측정 원리는 하기와 같다.The principle of measuring POD activity is as follows.

H₂O₂ + 피로가롤 → 2H₂O + 푸르푸로갈린
H ₂ O ₂ + pyrogarol → 2H ₂ O + furfurogalin

상기 겔에 포집된 호세라디쉬 퍼옥시다아제(POD)의 활성을 측정한 결과를 도 4에 나타내었다.
The results of measuring the activity of the horseradish peroxidase (POD) collected in the gel is shown in FIG.

도 4는 수화겔에 포집되어 있는 효소의 활성을 측정한 그래프이다.
Figure 4 is a graph measuring the activity of the enzyme trapped in the hydrogel.

도 4에 나타난 바와 같이, 폴리비닐알코올(PVA) 수화겔층과 폴리비닐피롤리돈(PVP) 수화겔층 모두 높은 효소(GOD 및 POD) 활성을 나타냄을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 4, both the polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel layer and the polyvinylpyrrolidone (PVP) hydrogel layer showed high enzyme (GOD and POD) activity.

따라서, 본 발명에 따른 수화겔은 궤양 부위에 산소를 공급해 주기에 충분한 효소 활성을 가지고 있으므로, 당뇨성 궤양 치료용 수화겔로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the hydrogel according to the present invention has sufficient enzymatic activity to supply oxygen to the ulcer site, and thus can be usefully used as a hydrogel for treating diabetic ulcers.

<< 실험예Experimental Example 3> 3> 수화겔에서In hydrogel 발생하는 산소량의 측정 Measurement of the amount of oxygen generated

실시예 1에서 제조한 수화겔에서 효소에 의해 산소가 충분히 발생하는지 알아보기 위하여 다음과 같이 실험을 수행하였다.In order to determine whether the oxygen is sufficiently generated by the enzyme in the hydrogel prepared in Example 1 was performed as follows.

멸균한 0.1 M 소듐 포스페이트 용액(pH 7.0)을 15 ml 팔콘(falcon)에서 질소가스로 퍼징(purging)한 후 실시예 1에서 제조한 수화겔을 넣고 미디움병(medium bottle)에 수화겔을 넣지 않은 완충용액(control), GasPack Pouch(BD GasPak EZ Anaerobe Gas Generating Pouch System with indicator)와 CO₂ 인디케이터(indicator)를 함께 넣어 바로 고무마게로 뚜껑을 닫아 12시간 방치한다.After sterile 0.1 M sodium phosphate solution (pH 7.0) was purged with nitrogen gas in 15 ml falcon, the hydrogel prepared in Example 1 was added and the hydrogel was not added to the medium bottle. (control), GasPack Pouch (BD GasPak EZ Anaerobe Gas Generating Pouch System with indicator) and CO ₂ indicator is put together and the lid is closed with a rubber stopper for 12 hours.

CO₂ 인디케이터(indicator)가 붉은색에서 노란색으로 변함으로써 병의 내부가 혐기 상태임을 확인한 후 실린지로 겔이 침지되어있던 완충용액과 대조군 완충용액(control)을 각각 뽑아 24시간 간격으로 IDEXX Vetstat 산소 발생 장치로 순수하게 수화겔에서 발생된 산소분압(mmHg)을 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
After confirming that the inside of the bottle was anaerobic by changing the CO ₂ indicator from red to yellow, IDEXX Vetstat oxygen was generated at intervals of 24 hours by extracting the buffer solution and the control buffer in which the gel was soaked with a syringe. The oxygen partial pressure (mmHg) generated in the hydrogel was measured purely by the apparatus, and the results are shown in FIG. 5.

도 5는 수화겔에서 발생하는 산소량을 측정한 그래프이다.
5 is a graph measuring the amount of oxygen generated in the hydrogel.

도 5에 나타난 바와 같이, 글루코스를 기질로 하여 GOD와 POD의 산화환원반응의 최종산물인 산소의 발생 유무와 지속시간을 실험한 결과 완충용액(control)보다 수화겔이 든 완충용액에서 약 10 mmHg 정도 산소 분압이 더 높은 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 5, the presence and duration of oxygen, the final product of the redox reaction of GOD and POD, were measured using glucose as a substrate, and about 10 mmHg in the buffer containing the hydrogel rather than the buffer. It was confirmed that the oxygen partial pressure was higher.

따라서, 본 발명에 따른 수화겔은 궤양 부위에 충분한 산소를 공급해주므로, 당뇨성 궤양 치료용 수화겔로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the hydrogel according to the present invention provides sufficient oxygen to the ulcer site, it can be usefully used as a hydrogel for treating diabetic ulcers.

<< 실험예Experimental Example 4> 4> 수화겔의Hydrogel 흡수도 평가 Absorbency evaluation

실시예 1에서 제조한 수화겔을 궤양 부위에 부착하였을 경우 발생하는 진물 등의 노폐물을 흡수하는 정도를 알아보기 위하여 다음과 같이 실험을 수행하였다.In order to determine the extent of absorbing the waste material, such as the swelling generated when the hydrogel prepared in Example 1 attached to the ulcer site was carried out as follows.

구체적으로, 폴리비닐알코올(PVA) 수화겔층 또는 폴리비닐피롤리돈(PVP) 수화겔층이 침지액에서 뜨거나 빠져나오지 못하도록 메쉬(mesh)로 접어 고정시킨 후 메쉬와 함께 초기무게를 제고 무게 접시에 말 혈청(horse serum) 또는 슈도-세포외액(psudo-extracellular fluid, 이하 PECF라 함)을 수화겔이 잠기도록 충분히 부어준 뒤 10분 간격으로 6회, 20분 간격으로 3회, 30분 간격으로 2회, 그 이후로는 1시간 간격으로 무게를 측정한 후 초기무게와 나중무게를 이용하여 수화겔의 흡수율을 하기 수학식 3으로 계산하였다. 그 결과를 도 6 내지 도 9에 나타내었다.
Specifically, the polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel layer or polyvinylpyrrolidone (PVP) hydrogel layer is folded and fixed with a mesh to prevent it from floating or escaping from the immersion liquid, and then the initial weight together with the mesh is added to the weight plate. Pour enough horse serum or pseudo-extracellular fluid (PECF) to submerge the hydrogel, then 6 times at 10-minute intervals, 3 times at 20-minute intervals, and 2 at 30-minute intervals. Once, after that, the weight was measured at an interval of 1 hour, and then the absorption rate of the hydrogel was calculated using Equation 3 using the initial weight and the later weight. The results are shown in FIGS. 6 to 9.

도 6은 PVP 수화겔의 말 혈청 흡수율을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the horse serum absorption of PVP hydrogel.

도 7은 PVP 수화겔의 PECF 흡수율을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the PECF absorption rate of PVP hydrogel.

도 8은 PVA 수화겔의 말 혈청 흡수율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the horse serum uptake of PVA hydrogel.

도 9는 PVA 수화겔의 PECF 흡수율을 나타낸 그래프이다.
9 is a graph showing the PECF absorption rate of PVA hydrogel.

도 6 내지 도 9에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 수화겔을 궤양 치료용으로 사용할 시 진물 등의 노폐물을 흡수하는 효과가 뛰어남을 알 수 있었다.
As shown in Figure 6 to 9, when the hydrogel prepared in Example 1 is used for the treatment of ulcers it was found that the effect of absorbing waste matters, such as ulcers is excellent.

따라서, 본 발명에 따른 수화겔은 궤양 부위에서 발생하는 노폐물을 충분히 흡수해주므로, 당뇨성 궤양 치료용 수화겔로 유용하게 사용할 수 있다.
Accordingly, the hydrogel according to the present invention sufficiently absorbs waste products generated at the ulcer site, and thus may be usefully used as a hydrogel for treating diabetic ulcers.

Claims

A layer comprising a biocompatible polymer, a polyhydric alcohol and glucose (first layer);
A layer (second layer) comprising a biocompatible polymer, a polyhydric alcohol, and a glucose oxidase (GOD); And
3. A hydrogel having a three-layer structure in which a layer (third layer) comprising a biocompatible polymer, a polyhydric alcohol, and horseradish peroxidase (POD) are sequentially stacked.

The method of claim 1, wherein the biocompatible polymer is a synthetic polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone polyacrylic acid and polyethylene oxide, and carrageenan, sodium carboxymethyl cellulose, gelatin, agar, alginate and chitosan. A hydrogel, characterized in that one or a mixture thereof selected from the group consisting of natural polymers selected from the group consisting of:

The hydrogel of claim 1, wherein the polyhydric alcohol is selected from the group consisting of glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, 1-3-butylene glycol, hexylene glycol, sorbitol, mannitol, or polyethylene glycol.

According to claim 1, wherein the first layer is a biocompatible polymer of 1 to 15% by weight of polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of carrageenan;
0.1 to 10% by weight glycerin as polyhydric alcohol; And
Hydrogel comprising 0.001 to 3% by weight of glucose as a substrate.

According to claim 1, wherein the second layer is a biocompatible polymer of 1 to 15% by weight of polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of carrageenan;
0.1 to 10% by weight glycerin as polyhydric alcohol; And
Hydrogel comprising 0.01 to 5% by weight of glucose oxidase as an enzyme.

According to claim 1, wherein the third layer is a biocompatible polymer of 1 to 15% by weight of polyvinyl alcohol, 1 to 30% by weight of polyvinylpyrrolidone, 1 to 10% by weight of carrageenan, 1 to 10% by weight of gelatin;
0.1 to 10% by weight glycerin as polyhydric alcohol; And
Hydrogel comprising 0.001-5% by weight of horseradish peroxidase as an enzyme.

Dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose in purified water to prepare an aqueous solution (step 1);
Dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol and glucose oxidase in purified water to prepare an aqueous solution (step 2);
Preparing an aqueous solution by dissolving the biocompatible polymer, polyhydric alcohol, and horseradish peroxidase in purified water (step 3);
Pouring the aqueous solutions prepared in steps 1 to 3 into respective trays to form a gel sheet (step 4);
Irradiating radiation to each sheet prepared in step 4 (step 5); And
Method for producing a hydrogel of claim 1 comprising the step (step 6) of sequentially laminating each sheet irradiated in step 5.

The method of claim 7, wherein the biocompatible polymer is a synthetic polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone polyacrylic acid and polyethylene oxide, and carrageenan, sodium carboxymethyl cellulose, gelatin, agar, alginate and chitosan. A hydrogel, characterized in that one or a mixture thereof selected from the group consisting of natural polymers selected from the group consisting of:

The hydrogel of claim 7, wherein the polyhydric alcohol is selected from the group consisting of glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, 1-3-butylene glycol, hexylene glycol, sorbitol, mannitol or polyethylene glycol.

According to claim 7, wherein the aqueous solution of step 1 is a biocompatible polymer 1 to 15% by weight of polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of carrageenan;
0.1 to 10% by weight glycerin as polyhydric alcohol; And
Method for producing a hydrogel, characterized in that it comprises 0.001 to 3% by weight of glucose as a substrate.

According to claim 7, wherein the aqueous solution of step 2 is a biocompatible polymer of 1 to 15% by weight of polyvinylpyrrolidone and 1 to 30% by weight of carrageenan;
0.1 to 10% by weight glycerin as polyhydric alcohol; And
Method for producing a hydrogel, characterized in that it comprises 0.01 to 5% by weight of glucose oxidase as an enzyme.

According to claim 7, wherein the aqueous solution of step 3 is a biocompatible polymer 1 to 15% by weight of polyvinyl alcohol, 1 to 30% by weight of polyvinylpyrrolidone, 1 to 10% by weight carrageenan, 1 to 10% by weight gelatin;
0.1 to 10% by weight glycerin as polyhydric alcohol; And
Method for producing a hydrogel, characterized in that it comprises 0.001 ~ 5% by weight of horseradish peroxidase as an enzyme.

The method of claim 8, wherein the radiation of step 6 is any one selected from the group consisting of gamma rays, ultraviolet rays and electron beams.

The method of claim 11, wherein the radiation dose is 5 ~ 100 kGy.

The method of claim 12, wherein the radiation dose is 35 kGy.

Dressing for wound treatment using a hydrogel of claim 1.

Dressing for the treatment of ulcers using a hydrogel of claim 1.