KR20150090135A

KR20150090135A - N-아세틸-d-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 무한 섬유, 이의 제조 방법 및 용도, 이로부터 제조된 스레드, 스테이플, 방적사, 패브릭 및 이를 변형시키는 방법

Info

Publication number: KR20150090135A
Application number: KR1020157016301A
Authority: KR
Inventors: 지리 베탁; 라도반 부파; 미로슬라바 넴코바; 토마스 피투차; 자로미르 쿨하넥; 일로나 마테코바; 자나 노바코바; 루시 비스테즈노바; 파벨 클레인; 가브리엘라 쿠비츠코바; 마르케타 브로울리코바; 미카엘라 펠그로바; 블라디미르 벨레브니
Original assignee: 콘티프로 바이오테크 에스.알.오.
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-08-05
Also published as: BR112015012013A2; EP2925917A1; CZ2012843A3; JP2016502612A; US20150299911A1; CZ304266B6; WO2014082610A1; AR093618A1

Abstract

본 발명은, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 텍스타일(textile) 가공성 무한 단섬유(monofilament) 및 다섬유(multifilament)의 제조 방법, 및 저분자량의 다이하이드라자이드(dihydrazide)를 이용한 이러한 필라멘트의 변형 방법에 관한 것이다. 이 섬유, 및 섬유로부터 제조되는 패브릭은 섬유의 외적 변형에 따라, 식염수에서 시간-가변성(time-varying) 용해성을 나타낸다. 외적으로 변형된 후, 섬유 및 패브릭은 고르게 분포된 겔 층으로 연장된 기간의 전이(transition)를 나타낸다. 외적으로 변형된 섬유성 물질은 완전한 생체적합성(biocompatibility)을 유지한다.

Description

N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 무한 섬유, 이의 제조 방법 및 용도, 이로부터 제조된 스레드, 스테이플, 방적사, 패브릭 및 이를 변형시키는 방법{ENDLESS FIBRES ON THE BASIS OF HYALURONAN SELECTIVELY OXIDIZED IN THE POSITION 6 OF THE N-ACETYL-D-GLUCOSAMINE GROUP, PREPARATION AND USE THEREOF, THREADS, STAPLES, YARNS, FABRICS MADE THEREOF AND METHOD FOR MODIFYING THE SAME}

본 발명은, Ｎ-아세틸-Ｄ-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 무한 섬유의 제조 방법 및 텍스타일 가공에 관한 것으로서, 이 무한 섬유는 생체적합성 겔로의 연장된 변형(transformation) 기간과 관련하여, 향상된 가공성을 나타낸다.

히알루론산 또는 히알루로난은 N-아세틸-D-글루코사민과 D-글루쿠론산으로 형성된 연속적인 이당류 단위로 구성된 비-황산화된(non-sulphated) 글리코사미노글리칸 그룹에 속한다. 이 성분은 인간 유기체에서, 주로 조직의 점성보충(viscosupplementation) 또는 윤활(lubrication)을 보장하는 체액에 보편적으로 존재한다 (이 성분은 예를 들어, 관절 낭액 또는 유리체(vitreous humour)에 포함됨). 관련된 문헌은, 이 성분이 치유 과정의 초기 단계 동안에 재생 조직의 과립화를 지원하기 때문에, 상처 치유에 있어서 이 성분의 긍정적인 효과를 기술하고 있다. 이러한 이유로, 이 성분은 치유 제형의 구성분 중 가장 필요한 구성분에 속한다. 히알루론산에 관해 정의된 특징들 중 하나는, 예를 들어, 히알루로난에 결합된 특정 의약에 의해 표적화된 세포 조절에 이용될 수 있는, CD44 타입의 세포성 수용체에 대한 친화성이다. 관련 문헌으로부터 알려진 또 다른 사실은, CD44 타입의 세포성 수용체에 대한 히알루로난의 상기 친화성이 히알루로난의 이당류 단위 내에 유리 카르복실기가 존재하기 때문이라는 점에 있다.

히알루론산은 인체에서 글리코시드 결합을 선택적으로 절단할 수 있는 효소에 의해 쉽게 분해될 수 있으며, 이로써, 그 분자체(molecular mass)는 당류 단위까지 점차 감소하여, 인간 유기체에서 대사된다.

윤활 및 치유 특성으로 인해, 히알루론산은 종종 의료용 임플란트의 생체-허용성(bio-acceptance)을 증가시키기 위한 점성 하이드로겔 형태로 이용된다. 그러나, 내부 투여용의 윤활성 겔 제형은 투여 영역에서 겔이 불균일하게 분포되는 등의 단점을 가진다.

보다 균일한 분포는, 점차적으로 겔화되는 섬유로 만들어진 평면형 또는 관형 패브릭을 적용함으로써 효과적으로 달성될 수 있다. 이러한 패브릭은 본 발명의 출원의 주제를 구성하는 물질로 만들어지는 것으로서, 현재까지 관련 문헌에 기술된 적은 없다. 겔 형태와 비교해, 초기 형태의 건조 패브릭은 굴곡성(flexibility) 증가 및 기계적 특성의 향상과 관련하여 상당한 이점을 제공한다. 살포성(spreadable) 겔과는 달리, 적용된 패브릭은 삽입 동안에 각각의 내부 병변의 성질에 따라 정확하게 맞춤제작될 수 있다. 또한, 적용되는 겔의 양은 각각의 텍스타일 결합 내에서 가변성 메쉬 크기를 이용함으로써 추가적으로 조정될 수 있다.

적용 방식과 관련된 이유로, 섬유 (또는 패브릭 자체)는, 수분이 있는 조직에 즉시 접착되는 것 - 이는 적용 부위에서 패브릭의 수술적 정렬 또는 변위(displacement)의 가능성을 제한하게 될 것임 -을 방지하기 위해 초기 단계에서 특별한 항-접착성을 나타내는 것이 필수적이다. 따라서, 텍스타일 물질에 대해 특이적이면서도 충분히 장기간의 취급 안정성이 바람직하다.

순수한 히알루론산 또는 천연 형태의 이의 염으로부터 섬유 및 패브릭을 제조하는 방법은 2개의 특허 출원, 즉, WO2009/050389 및 PV2010-1001에 기술되어 있다.

전술한 특허 출원 중 첫번째 출원 (WO2009/050389)의 저자들은, 히알루론산 또는 이의 염을 20% 이하의 허용 수분 함량을 가진 농축된 아세트산 (즉, 80% 이하의 농도를 가진 농축된 아세트산 용액) 내로 압출시킴으로써, 히알루론산 또는 이의 염 20%로부터 섬유를 제조할 수 있는 방법을 기술하고 있다. 전술한 특허 출원 중 두번째 출원 (PV2010-1001)의 저자들은, 폴리머 용액을, 유기 산과 알코올의 혼합물 내로 응고시킴으로써 섬유를 제조할 수 있는 방법을 기술하고 있다 (첨부된 특허 청구항에서, 2종의 성분의 비율적인 양(proportional amount)은 1-99 중량%로 명시되며, 유기 산의 바람직한 예로는, 포름산, 아세트산 및 프로피온산을 포함함).

저자들의 언급에 따르면, 본래의 성분을 침전 배쓰(precipitation bath) 내로 압출시키는 섬유 제조 방법에 의해 섬유성 생성물이 형성되지만, 전술한 산을 포함하는 이러한 배쓰(bath)의 사용은 기술적인 관점에서 볼 때, 적어도 극히 강한 톡 쏘는 듯한 냄새와, 상기 산의 증기가 각각의 방사(spinning) 장치의 오퍼레이터에게 실제로 안전성 위협을 가한다는 점에서, 확실히 문제가 있는 것으로 확인될 수 있다. 상기 문제점은 제조 공정에 비교적 복잡하며 고비용의 기술적 수단을 도입함으로써 해결되어야 한다. 인간 유기체에서 상기 성분의 독성과 관련된 정보는 스크리닝 문헌 (Wikipedia)이 아닌 그외의 리소스(resource)에서는 확인될 수 없다. 인체에서, 포름산은 메탄올로 대사된다. 메탄올의 농도가 증가하면, 시신경에 영구적인 손상을 야기할 수 있다. 나아가, 포름산에 의해 유발될 수 있는 신장 손상(renal impairment)이 언급된 바 있다. 또한, 아세트산은 강한 냄새를 특징으로 한다. 아세트산은 휘발성이 높기 때문에, 특히 고농도의 농축액이 존재하는 경우, 이의 증기 역시 점막을 심각하게 부식시킨다. 전술한 3가지 산 중 마지막 산, 즉, 프로피온산은 일반적으로 프로피온산혈증(propionic acidemia)을 유발하는 간 독소로 인식된다 (소스: Wikipedia).

상기 논의된 특허에서 언급된 천연 히알루론산을 기재로 하는 섬유는 매우 높은 친수성을 특징으로 한다. 이러한 친수성으로 인해, 섬유가 습한 환경에 노출되는 경우 수초 내지 수십초 이내에 용해되게 된다. 이러한 기간은, 의사가 적용 부위에 삽입할 섬유성 물질을 축축한 장갑으로 잡아야 하는 경우에는 사실상 충분하지 않다. 전술한 이유로, 천연 히알루론산을 기재로 하는 필라멘트로부터 순수하게 형성되는 텍스타일 물질은 사실상 수술용으로는 적합하지 않다.

이에, 일반적으로 횡단형 화학적 결합, 또는 (즉, 정전기 상호작용 또는 소수성 상호작용을 토대로 하는) 순수하게 물리적인 성질을 가진 결합에 의해 서로 연결되는 사슬을 가진 가교된 히알루론산을 기재로 하는 텍스타일 물질을 제공하는 것이 바람직하다.

이를 토대로, 관련 문헌은 화학적으로 변형된 다양한 히알루로난으로부터 섬유를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 이들 방법의 목적은 용해성과 관련하여 제조된 섬유에 대해 최대한의 안정화를 달성하는 것이다. 이러한 안정화된 섬유는 팽윤된 형태를 취하고, 신체 적용 부위에 가능한 한 장기간 머물러야 한다.

특허 문헌 US2006/0281912 A1은 세틸트리메틸암모늄에 의해 변형된 히알루론산으로부터 섬유를 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 여기서, 상기 변형은 히알루로난의 글루쿠론 부분에 있는 카르복실기를 블록킹하는 것이다. 이로 인해, 상기 방식으로 변형된 폴리머는 수소 결합에 의해 안정화되는 능력을 상실하며, 주요 사슬간(interchain) 응집 기능, 즉 개별 사슬들 간의 응집 기능은 긴 (C16-세틸트리메틸암모늄) 측면 지방족 사슬의 새로 만들어진 소수성 상호작용에 의해 형성되는 상황이 발생한다. 그러나, 이러한 상호작용의 강도는 상기 수소 결합보다 실질적으로 더 약하다. 이로써, 상기 방식으로 변형되어 열적 불안정성(thermal lability)에 취약한 히알루로난 유도체가 제조된다. 상기 방식으로 변형된 후, 히알루로난은 방사에 의해 가공된다. 이를 위해, 방사용융(spunmelt) 방법이 이용된다. 그렇지만, 히알루로난의 이러한 특정한 유형의 관능기가 일반적으로 이의 특성을 결정짓는 요소인 것으로 생각되기 때문에, 히알루로난의 카르복실기의 블록킹이 이의 생물학적 특성에 미치는 영향과 관련된 중요한 문제는 여전히 해결되지 않은 채 남아 있다.

특허 출원 WO2010095049A1 및 WO2010095056 A2는 습식 방사 방법을 이용한 섬유의 제조 방법을 추가적으로 기술하고 있다. 이 경우, 상이하게 변형된 히알루로난 한 쌍으로 만들어진 섬유는 후속해서 소위 "클릭(click)" 반응을 이용해 가교된다. 상기 방식으로 가교된 후, 이 섬유 역시, 천연 히알루로난으로 된 섬유와 비교해 상당히 향상된 내가수분해성을 나타낸다. 히알루로난 사슬의 상기 가교 반응은 서로 다른 관능기 (티올, 아자이드, 알카인(alkine), 알켄 및 카르보닐)를 가진 2가지 타입의 폴리머 사슬들 간에 일어난다. 그런 다음, 상기 반응은 사이클로이딩(cycloiding) 기전을 토대로 발생한다. 이러한 반응 동안, 주로 5-원성 고리가 형성된다. 이 경우, 가교 과정은 온도 상승에 의해 유도된다. 또한, 상기 방법을 이용해 제조되는 섬유는 상당히 향상된 가수분해 안정성을 나타내므로, 상응하는 섬유성 물질은, 체내 삽입 위치에서 가수분해에 의해 용해성인 액체 윤활성 겔의 형성에 기여하는 요소인 것으로 볼 수 없다.

섬유의 가수분해적 안정화는 특허 출원 WO　2010061005에 기술된 광-가교 반응에 의해 추가적으로 달성될 수 있다. 이 경우, UV 광선에 노출된 후 공간적인 폴리머 네트워크를 형성하는 히알루로난의 메타크릴레이트화된 유도체가 사용된다. 그러나, 이와 같은 특정의 경우, 사용된 물질은, 불완전하게 세정되어 잔류하는 변형되지 않은 메타크릴레이트의 메타크릴레이트 그래프트가 유기체에서 자극 반응을 유발할 수 있기 때문에, 이의 분해 산물의 독성과 관련해서는 의문점이 있다. 이러한 맥락에서 확실히 발생하는, 효소에 의한 분해 과정에서 방출되는 메타크릴레이트 잔여물은 발암 성분인 것으로 언급되어 있다. 인용된 특허가 바람직하게는 보다 강하고(tougher) 보다 안정한 하이드로겔 물질의 형성에 관한 것이지만, 섬유의 특정 형태는 각각의 특허 청구항 중 하나에 언급되어 있다.

변형된 히알루로난으로부터 섬유를 제조하는 방법을 기술하고 있는 또 다른 문헌 그룹은, 특허 출원 WO　93/11803, WO　98/08876, US 5658582 및 US 2004/0192643 A1을 포함한다. 이들 모두 카르복실기의 에스테르화에 의해 변형된 히알루로난으로부터 섬유를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 또한, 섬유는 습식 방사 방법에 의해 제조되며, 연장된 안정성을 특징으로 한다. 따라서, 이들은, 점성 겔을 점차로 형성하면서 고르게 분포시킬 수 있는 패브릭 형태로 신체에 삽입되는 데에는 사용될 수 없다.

본 특허 출원에 따라 제조되는 섬유는 N-아세틸-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난의 수용액으로부터 수득된다. 상기 특정한 방식으로 변형된 히알루로난의 최종 화학적 구조는 하기와 같이 관련 특허 WO 2011/069475, WO 2011/069474 및 CZ PV 2012-537의 저자들에 의해 기술되어 있다: 알데하이드 기를 형성하는 선택적인 산화는 상기 방식으로 발생하는 경우, 피라노스 당류 고리의 분해를 일으키지 않으며, 이는 각각의 다당류 사슬의 선형 초분자 구조에 유의미한 영향이 발생하지 않음을 의미한다.

도식 1: N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 방사된(spun) 히알루로난의 구조 (WO 2011/069474, WO 2011/069475, 및 CZ PV 2012-537)

방사된 폴리머에서 폴리머 사슬의 최대 직진도(straightness)의 유지는 일반적으로, 개별 거대분자 사슬의 평행 배열 정도가 더 높게 수득될 수 있고, 이는 섬유를 전반적으로 안정화시키기 때문에, 높은 기계적 강도를 가진 무한 섬유의 형성과 관련하여 바람직한 것으로 간주된다 (소스: Hladik, Textile fibres). 이와 관련하여, 무한 단섬유의 기계적 특성은 이의 후속적인 텍스타일 가공성에 있어 중요하다.

특허 출원 US2004/0101546A1은, 다당류 패브릭과 NaIO₄의 산화 반응에 의해 수득되는 지혈성 텍스타일 물질의 제조에 관해 기술하고 있으며, 이때, 상기 반응에 의해 외부 알데하이드기가 생성된다 (도식 2). 그러나, 예시적인 구현예에 대한 설명은 셀룰로스-기재의 편직물 및 부직포의 상응하는 변형에 대해서만 기술하고 있다.

저자들의 견해에서, 언급된 방식으로 변형된 패브릭들 간의 부가적인 화학 결합에서, 저분자량 아민 (예컨대 펩타이드)이 형성될 수 있다. 바람직하지 못한 불안정한 이민 결합은 후속해서, 소듐 보로하이드라이드, 소듐 시아노-보로하이드라이드 또는 아미노보란에 의해 환원될 수 있다. 그러나, 인용된 발명은 무한 단섬유가 형성되는 문제를 해결하지 못하며, 이 섬유는 개별적으로 텍스타일 가공되어, 즉, 섬유의 표면뿐만 아니라 섬유의 전체 부피 내에서, 알데하이드 결합 (안정화시키는 아세탈 결합)을 제공할 것이다.

도식 2: NaIO₄에 의해 히알루로난으로 산화된 다당류로서, 이 반응은 각각의 다당류 골격의 분해 (부분적인 갈라짐(crack))에 의해 수반된다.

선행 기술은 또한, 후속적으로 스캐폴드 또는 운반체 시스템의 제조에 사용되는 가교된 하이드로겔의 형성을 위한, 알데하이드-변형된 히알루로난의 용도를 포함한다 (EP1115433 B1, WO2010138074 A1, WO2009108100 A1).

관련 문헌에서, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 직물의 무한 섬유, 스레드, 편직물의 형성에 사용되는 기법에 대한 설명은 확인된 바 없으며, 이 기법은 후술하는 본 발명의 본질과 유사할 것이다.

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Hladik, V., Textile fibres, SNTL 1970, ISBN 04-834-70

본 발명의 주제는, 새로운 텍스타일 가공성 무한 단섬유, 혼성 다섬유 또는 다섬유 스레드의 제조 방법, 및 이 섬유들의 텍스타일 가공 산물의 후속적인 제조 방법에 있으며, 필라멘트는 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 다음, 저분자량의 다이하이드라자이드를 사용해 외적으로 변형된 히알루로난을 기재로 한다. 선행 기술을 구성하는 기술적 해결안과 비교해, 본 발명에 따라 제조되는 섬유성 물질은, 인체에 삽입된 후 겔 형성 요소로서 작용하지만, 점성 겔로의 자발적인 변형은 시간-이동되는(time-shifted) 이점을 제공한다. 각각의 딜레이(delay)는 (비-변형된 섬유의 경우) 약 30분 내지 (외적으로 변형된 섬유의 경우) 약 75시간의 범위이다. 후속해서, 팽윤력(swelling force)의 효과로 섬유의 가교된 표면이 분해되며, 그 결과, 개별 코어의 비-가교된 코어가 노출되고 이의 겔-형성 분해가 개시된다.

본 특허 출원의 범위 내에서 기술되는 산화된 히알루로난으로 된 섬유는, 각각의 폴리머 사슬의 알데하이드기와 하이드록실기 간에 형성된 아세탈 결합에 의해 안정화되는 전체 부피를 가진다. 아세탈 결합은 가수분해적으로 불안정한 구조를 구성하며, 이는 보습화 후에, 섬유 모두 원하는 윤활성 겔 형태로 변형될 때까지 후속적으로 점점 분해된다. 그렇지만, 이러한 섬유는 천연 히알루로난으로 제조된 것과 비교해 유의하게 더 오래 지속되는 불용성을 나타낸다. 물에 침지된 후, 섬유 / 패브릭은 30분 이상 콤팩트한 섬유 상태로 존재한다. 이로써, 섬유는 예를 들어, 상기 기간 동안 찢어지는 일 없이 핀셋으로 반복해서 잡을 수 있다. 따라서, 이 섬유가 화학적인 관점에서 천연 히알루로난과 매우 유사한 물질을 구성한다는 사실은 유용한 잠재력을 나타낸다. 따라서, 가교에 의해 후속해서 외적으로 변형되는 일이 없어도, 본 발명에 따른 섬유는 천연 히알루로난으로 제조된 섬유와 비교해, 취급의 용이성 및 완전히 생물학적으로 허용가능하다는 점에서 보다 안정한 물질을 제공한다. 적용 동안, 외과의는 축축한 장갑을 낀 상태에서도, 전자 또는 후자로 만들어진 이러한 섬유, 스레드 또는 패브릭을 취급할 수 있다. 약 30분 경과 후, 이들 섬유는 점점 윤활성 겔로 변형된다. 상기 무한 필라멘트가 생체적합성인 항접착성 겔로 변형되는 연장된 기간은 예를 들어, 복합 스레드 또는 수술용 패브릭을 개발하기 위해 추가적으로 이용될 수 있으며, 여기서, 고르게 분포된 겔이 후속적으로 형성되어 내부 텍스타일 임플란트의 전반적인 생물학적 허용성을 증강시키는 것이 매우 바람직하다.

이에, 본 발명은 특히, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 농도가 4 중량% 내지 6 중량%인 산화된 히알루로난의 수용액을 제조하는 단계; 이 용액을 젖산 5 중량% 내지 45 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 20 중량%, 저급 알코올 50 중량% 이상, 및 물 4 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 응고 배쓰(coagulation bath) 내로 압출하여, 섬유를 제조하는 단계; 및 제조된 섬유를 저급 알코올로 세정하고, 건조하는 단계를 포함한다. 압출된 섬유를 세정하는 데 사용되는 저급 알코올은 예를 들어, 에탄올, 1-프로판올 또는 이소프로판올일 수 있다. 마찬가지로, 응고 배쓰에 사용되는 저급 알코올은 예를 들어, 에탄올, 1-프로판올 또는 이소프로판올일 수 있다.

상기 섬유가 겔로 변형되는 연장된 기간은, 이러한 섬유 / 스레드 또는 패브릭의 표면에 가교된 구조를 형성함으로써 더 연장될 수 있으며, 이는, 섬유를 알코올 (메탄올, 에탄올, 프로판-1-올, 프로판-2-올) 70-80%, 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드 및 물 20-30%를 포함하는 가교 용액에 10분 내지 24시간 동안 침지시킴으로써 달성될 수 있으며, 후자의 존재는 유기 산의 다이하이드라자이드의 용해에 필수적이다. 상기에서처럼 물은 소량으로 존재하기 때문에, 섬유는 약간 팽윤되며, 그 결과, 용해된 다이하이드라자이드의 섬유 표면층으로의 흡착이 지지된다. 그러나, 안정화 배쓰(stabilizing bath)를 적용하기 전에 섬유는 건조 상태여야 하며, 그렇지 않으면, 이들은 다이하이드라자이드를 포함하는 가교 배쓰(cross-linking bath)를 흡수할 수 없을 것이다. 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드의 유리한 예들 중 하나는 숙신산, 아디프산 또는 피멜릭산의 다이하이드라자이드이며, 농도는 5x10^-6M 내지 0.01 M 범위, 바람직하게는 5x10^-3M 범위이며, 적용 온도는 20℃ 내지 50℃ 범위이다.

상기 가교 과정의 주요한 외적 특징으로 인해, 사용되는 소정량의 가교제의 직접적인 순환은, 얼마나 많은 알데하이드가 반응에 이용가능한지 분명하지 않기 때문에, 수행될 수 없다. 이러한 사실은, 과량의 다이하이드라자이드가 가교 반응을 중단시키고 가교된 구조의 역행성(retrograde) 분해를 발생시키기 때문에, 가교 과정의 효율 면에서 매우 중요하다. 이러한 이유로, 가교제의 최적 농도는 처음에는 명백하지 않으며, 실험적인 방식으로만 결정될 수 있다.

도식 3: 알데하이드 섬유의 최적 가교 농도에 대한 예시

외적인 가교 구조를 형성하는 상기 후속적인 변형에도 불구하고, 섬유성 물질은 전반적인 생물학적 상용성, 뿐만 아니라 혈장의 습한 생리학적 환경과 37℃의 체온 하에 72시간 이하의 연장된 기간 동안 겔로 변형시키는 능력을 유지한다.

섬유가 안정한 채로 유지되는 상당히 연장된 기간을 포함하는 상기 측면 덕분에, 천연 히알루로난으로 제조된 섬유를 형성하는 겔, 즉, 특허 출원 WO2009/050389 및 PV2010-1001에 따른 겔과 비교해 실제적인 이점을 제공하는데, 후자는 축축한 수술 장갑과 접촉된 후 수십초 이내, 심지어 접촉 직후, 신속하게 분해되기 때문이다. 그 외에도, 공지된 섬유는 이러한 장갑에 접착되는 경향이 있다. 본 특허 출원에 기술된 바와 같이, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 제조되는 섬유는 사용 초기 단계 동안 감소된 접착력을 가진 물질을 형성하는 겔인 것으로 간주될 수 있다.

본 특허 출원의 범위 내에서 제안되는 중요한 측면 및 진보적인 접근은, 상기 관련 특허 WO2009/050389 및 PV2010-1001의 논의 범위 내에 기술된 방사 기법과 관련하여, 효율의 유의미한 증가, 비용 절감, 및 안전성 위험률의 저하에 관한 것이다.

응고 배쓰 내로의 겔 압출 (겔 방사) 방법을 이용하는 본 특허 출원에 기술된 무한 섬유의 제조에서, 저급 알코올과 젖산의 혼합물이 유리하게 사용되며, 이 혼합물은 휘발성이 낮은 것을 특징으로 한다. 그렇기 때문에, 상기 특허에서 언급된 방사 기법이 사용되더라도, 방사 과정 동안에 발생하는 강한 냄새를 효과적으로 제거할 수 있다. 동시에, 각각의 방사 장치의 오퍼레이터의 건강에 미치는 급성 및 만성 영향의 위험률을 최소화할 수 있다. 상기 특허 출원에서 언급되는 산과는 달리, 젖산은 인간의 건강에 완전히 무해한 것으로 간주된다. 젖산은 근육 조직에 보편적으로 존재하는 화학 성분이며, 이외에도, 상기 소독 효과로 인해 다양한 미용 제품의 성분으로서 종종 사용된다. 더욱이, 이의 폴리머 형태를 취하는 젖산 / 젖산염은, 폴리락테이트(PLA) 또는 글리콜산과의 코폴리머(PLGA)를 기재로 제조되는 의학적 폴리머성 분해가능한 임플란트의 구성분으로서 보편적으로 사용된다. 이러한 이유로, 본 특허 출원에 따라 제조되는 섬유 / 스레드 또는 패브릭에 잔존할 수 있는 젖산 잔여물은 완전히 바람직하지 않은(undesirable) 것으로 간주되지 않는다.

상기 2가지 특허에서 언급된 기타 산 대신에 젖산을 사용하는 것은, 꽤 시시한 해결책으로 간주될 수 없으며, 이는 비유로써 추론될 수 있을 것이다. 이는, 상기 특허에서 언급된 기타 산과는 달리, 젖산은 고체 결정질 성분이기 때문이다. 이것이 80%의 표준 농도를 가진 수용액 형태로 존재하는 경우, 젖산은 상기 기타 산 모두와 비교해 상당히 더 높은 점도를 가진 액체를 제공하며, 후자는 액체 성분의 범주에서만 선택된다. 이러한 이유로 (특히, 순수한 성분의 서로 다른 상태로 인해), 젖산의 첨가는 꽤 확실한 기술적 해법인 것으로 여겨질 수 없다. 더욱이, 젖산이 본 맥락에서 상기 산 모두를 대신해 개별 응고제로서 사용될 수 있다는 사실은, 명백한 가정인 것으로 간주될 수 없다.

그 대신, 젖산은 단지 효율적인 응고제가 될 수 있으며, 이는 알코올, 젖산 및 물로 구성된 삼원성(ternary) 혼합물의 소정의 농도 범위 내에서 사용되는 경우, 상기 유도체 (N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난)를 기재로 하는 텍스타일 가공성 섬유의 제조에 사용가능하며, 여기서, 상기 혼합물의 알코올 함량은 50 중량% 이상이다. 관련된 최적화 연구의 결론은, 충분한 기계적 강도를 가진 섬유는 소정의 농도 범위의 응고 배쓰에서만 형성되는 것으로 나타난다. 이러한 배쓰는 바람직하게는, 젖산을 5 중량% 내지 45 중량%로, 첨가되는 저급 알코올 (에탄올, 프로판-1-올, 프로판-2-올)을 비율적인 양으로 포함한다. 또한, 상기 배쓰는 물을 4-10 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 이는, 충분한 기계적 강도를 가지며 계속해서 드로잉될 수 있는 섬유를 제공할 수 있는, 응고 배쓰의 유일한 농도 범위이다. 젖산을 기재로 하는 응고 배쓰의 기능적인 조성물은 실험적인 방식으로 확인되어야 하는 점을 고려하면, 젖산을 기재로 하는 이러한 배쓰의 사용은 상기 2가지 관련 특허 W009/050389 및 PV2010-1001과는 대조적으로 시시한 기술적 해결책을 제시하지 않는다는 것이 분명하며, 이는 히알루로난을 기재로 하는 섬유는 실질적으로 더 낮은 점도를 나타내는 순수한 산 (포름산, 아세트산 또는 프로피온산)에서 형성될 수도 있다는 가정을 토대로 한다. 전술한 바와 같이, 이러한 산의 증기는 건강 면에서 상당히 유해하며, 그 외에도, 보다 강한 부식 효과를 가지며, 그로 인해 응고 용기(basin)의 재료에 대한 요구가 증가된다.

응고 배쓰에서 젖산 함량이 보다 낮은 경우, 섬유는 전체적인 탈수로 인해 증가된 취성을 나타낸다. 이와는 대조적으로, 응고 혼합물에서 젖산이 보다 고농도로 존재하면, 과도한 점도로 인해 배쓰가 비효율적이게 된다.

섬유는 또한, 75℃ 내지 85℃의 온도 범위에서 12시간 이상 동안 열적 부하을 받을 수 있으며, 이때, 실험실 온도 하에 건조되게 방치된다. 그런 다음, 섬유는 1,6-다이아미노헥산과 같은 다이아미노 화합물의 알코올 용액의 작용을 받아, 가수분해에 대해 안정화된다. 열적 변형 후, 서로 다른 유형의 알데하이드 기 (상기 구조 2, 도식 1 참조)가 발생한다. 새로 만들어진 이중 결합은 알데하이드 기 내에서 공액된 채로 존재하며, 이로써, 열적 변형을 받지 않은 섬유와 비교해 매우 다양한 아미노 링커가 더 강하게 결합될 수 있다. 그 결과, 가교된 구조의 가수분해 안정성이 증가된다.

더욱이, 본 발명은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유에 관한 것으로서, 이 섬유는 다른 방식으로 외적으로 가교될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 이용해 제조되는 무한 단섬유 (섬유)는, 콤팩트한 형태를 취하는 섬유가 수십분 동안 수중에서 안정한 채로 존재하기 때문에, 연장된 기하학적 안정성을 가지는 것을 특징으로 하며, 수중에 있는 동안, 이들은 점점 점성의 생체적합성 및 생분해성 하이드로겔로 변형된다. 더욱이, 이들은 충분한 기계적 강도 및 굴곡성(flexibility)을 특징으로 한다. 이로 인해, 이들은 2종 이상의 개별 필라멘트를 포함하는 조마 섬유 (꼬이지 않은 단섬유) 형태 또는 2종 이상의 개별 섬유를 포함하는 스레드 (꼬인 단섬유) 형태로 조합될 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 섬유는 방적사, 스테이플 및 직물, 편직물 또는 부직포의 제조에 사용될 수 있다.

본 발명은 또한, 수술적 용도에 사용되기에 적합한, 상기 섬유, 뿐만 아니라 본 발명에 따른 1종 이상의 섬유 및 서로 다른 생분해성 물질 (예를 들어, 폴리(2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(비닐알코올), 폴리아크릴산, 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트), 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(메타크릴산), 폴리락테이트, 폴리글리콜라이드, 폴리(락타이드-코-글리콜라이드), 폴리안하이드라이드, 폴리오르토에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리하이드록시알카노에이트, 키토산, 콜라겐 또는 이들의 조합)로 된 1종 이상의 섬유로 제조된 방적사로부터 제조되는 스레드에 관한 것이다. 본 발명의 마지막이지만 역시 중요한 주제는 본 발명에 따른 섬유를 기재로 하는 섬유성 스테이플, 및 이러한 스테이플로 된 방적사이다.

전술한 섬유, 스레드 (꼬인 단섬유), 조마 (꼬이지 않은 단섬유), 스테이플 또는 방적사는 다르게는 기타 생분해성 섬유성 물질과 조합되어, 직물, 편직물 및 부직포의 제조에 사용될 수 있으며, 이는 평면형 또는 관형 패브릭 형태, 또는 3D 스캐폴드 형태를 취할 수 있다.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 섬유, 스레드, 섬유성 스테이플, 방적사 및 직물, 편직물 또는 부직포를 변형시키는 방법에 관한 것으로서, 이 물질을 농도가 70% 내지 80%이며 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드를 포함하는 알코올 수용액으로 20℃ 내지 50℃의 온도 하에 10분 내지 24시간 동안 처리하며, 이 하이드라자이드는 용액에서 5x10^-6M 내지 0.01 M의 농도로 존재한다. 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드는 숙신산의 다이하이드라자이드, 아디프산의 다이하이드라자이드 또는 피멜릭산의 다이하이드라자이드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

도 1은 섬유의 반복된 제조 동안 측정되는 인열 강도(tear strength)를 도시한 것이다.
도 2는 섬유의 반복된 제조 동안 측정되는 인열 변성(tear deformation)을 도시한 것이다.
도 3은 섬유의 반복된 제조 동안 섬도(fineness)의 분포를 도시한 것이다.
도 4는 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난으로부터 제조되는 섬유성 물질의 생존율 테스트를 도시한 것이다.
도 5는 다이하이드라자이드 (ADH - 아디프산의 다이하이드라자이드, PMADH - 피멜릭산의 다이하이드라자이드 및 SAD - 숙신산의 다이하이드라자이드)에 의해 외적으로 변형된, 섬유 분해 산물의 무독성을 입증하는 도면으로서, 여기서, "효소 100, 500 및 1000"은 섬유성 내용물을 포함하지 않는 블랭크 용액, 및 히알루로니다제 효소를 각각 100, 500 및 1000 ㎍/ml 농도로 포함하는 용액을 지칭한다.
도 6은 외적으로 변형된 섬유의 용해성에 대한 정보를 포함하는 표로서, 여기서, 다이하이드라자이드 아디페이트를 사용한 변형은 서로 다른 매질에서 수행되었다. 주어진 매질에서의 용해성 (팽윤으로 인한 분해)은 0 내지 4의 스케일로 표시하며, 이때, 4는 (시각적인 접촉의 상실에 따른) 완전히 용해된 섬유를 지칭한다.
도 7은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난으로부터 제조된 무한 단섬유, 및 5종의 무한 단섬유로 된 꼬인(twisted) 스레드를 도시한 것이다.
도 8은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난으로부터 제조된 5종의 무한 단섬유로 된 꼬인(twisted) 스레드의 기계적 특성을 도시한 것이다.
도 9는 다이하이드라자이드 아디페이트 용액을 사용하여 외적으로 가교시킨, 알데하이드 히알루로난의 NMR 기록을 도시한 것이다. 반응을 수행한 후, 물질은 물에서 점점 불용성으로 된다.
도 10은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난으로 제조된 열적으로 변형된 섬유의 NMR 기록을 도시한 것으로서, 섬유의 열적 부하는 알데하이드기를 불포화된 α,β-알데하이드로 변환시키며, 이는 그 자체와, 아미노기를 포함하는 화합물 사이의 결합의 안정성이 상당히 증가되는 것을 보여준다.
도 11은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 다섬유 스레드로 된 위편(weft-knit) 패브릭을 도시한 것이다.
도 12는 조합된 경편(warp-knit) 패브릭을 도시한 것으로서, 날실(weft)은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 다섬유 스레드에 의해 형성되며, 날실(warp)은 PES 필라멘트에 의해 형성된다.
도 13은 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 다섬유 스레드로 된 관형 위편 패브릭을 도시한 것이다.
도 14는 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유 및 PLLA 섬유를 포함하는 복합(composite) 다섬유 스레드로 된 경편(warp-knit) 패브릭을 도시한 것이다.
도 15는 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 알데하이드로 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 다섬유 스레드로 된 평직(plain-weave) 패브릭을 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예의 실시예

달리 명시되지 않는 한, 본 특허 출원에서 언급되는 모든 분자량(MW)은 평균 분자량 값을 지칭한다.

실시예 1: 초기 용액을 프로판-2-올 80%, 젖산 16% 및 물 4%를 포함하는 혼합물로 압출함에 의한, 단섬유의 제조

MW이 476　kDa인 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난 2.5 g을 실험실 온도 하에 탈염수에 16시간 동안 용해시켜, 농도 5%의 투명하고 균질한 점성 용액을 수득하였다. 이 용액을 실린더 압출기로 이송한 후, 기포가 없게 만들었다.

실린더 및 피스톤으로 구성된 압출기를 정확한 선형 계량 장치(precise linear metering device)에 삽입하고, 200 ㎕/min의 값을 압출 속도로 설정하였다. 용액을, 배출구 직경(outlet diameter)이 500 ㎛인 방사 모노 노즐(spinning mono nozzle)을 통해 젖산 16%, 프로판-2-올 80% 및 물 4%를 포함하는 응고액으로 압출하였다. 이후, 형성된 필라멘트를 실온 하에 4시간 동안 순수한 이소프로판올 내에서 계속해서 감았다. 상기 기간이 경과한 후, 필라멘트가 충분히 고형화되었다. 이후, 이 필라멘트를 25 mbar (2.5 kPa)로 감압한 압력 하에 60℃의 온도에서 8시간 동안 건조하였다.

전술한 방식으로 제조한 후, 무한 단섬유는 0.88　N의 인열 강도 (도 1) 및 9.01%의 인열 변성 (도 2)을 나타내었다. 측정된 필라멘트의 최종 섬도는 6.2　Tex였다 (도 3). 물에 침지시킨 후, 필라멘트는 약 40분 이내에 완전히 용해되었다 (시각적인 접촉의 상실이 완전히 발생함).

실시예 2: 초기 용액을 에탄올 80%, 젖산 16% 및 물 4%를 포함하는 혼합물로 압출함에 의한, 단섬유의 제조

MW이 662　kDa인 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난 1.5 g을 실험실 온도 하에 탈염수에 12시간 동안 용해시켜, 농도 4%의 투명하고 균질한 점성 용액을 수득하였다. 겔-유사 용액을 기포가 없게 원심분리하였다. 실린더 및 피스톤으로 구성된 압출기를 정확한 선형 계량 장치(precise linear metering device)에 삽입하고, 200 ㎕/min의 값을 압출 속도로 설정하였다. 용액을, 배출구 직경(outlet diameter)이 500 ㎛인 방사 모노 노즐(spinning mono nozzle)을 통해 젖산 16%, 변성된(denatured) 에탄올 80% 및 물 4%를 포함하는 응고액으로 압출하였다. 이후, 형성된 필라멘트를 변성된 에탄올 (프로판-2-올 10%로 변성됨)에서 4시간 동안 계속해서 감은 다음, 25 mbar (2.5 kPa)로 감압한 압력 하에 60℃의 온도에서 8시간 동안 건조하였다.

전술한 방식으로 제조한 후, 무한 단섬유는 0.82　N의 인열 강도 및 13.75%의 증가된 인열 변성을 나타내었다. 측정된 필라멘트의 최종 섬도는 6.31　Tex였다. 처리 제제의 잔여량은 다음과 같았다: 젖산 0.2%, 에탄올 0.015% 및 프로판-2-올 0.08%. 물에 침지시킨 후, 필라멘트는 43분 이내에 완전히 용해되었다 (시각적인 접촉의 상실이 완전히 발생함).

실시예 3: 초기 용액을 프로판-2-올 60%, 젖산 32% 및 물 8%를 포함하는 혼합물로 압출함에 의한, 단섬유의 제조

MW이 631　kDa인 N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난 0.8 g을 실험실 온도 하에 탈염수에 12시간 동안 용해시켜, 농도 5%의 투명하고 균질한 점성 용액을 수득하였다. 겔-유사 용액을 기포가 없게 원심분리하였다.

실린더 및 피스톤으로 구성된 압출기를 정확한 선형 계량 장치(precise linear metering device)에 삽입하고, 200 ㎕/min의 값을 압출 속도로 설정하였다. 용액을, 배출구 직경(outlet diameter)이 500 ㎛인 방사 모노 노즐(spinning mono nozzle)을 통해 젖산 32%, 프로판-2-올 60% 및 물 8%를 포함하는 응고액으로 압출하였다. 이후, 형성된 필라멘트를 프로판-2-올 내에서 4시간 동안 계속해서 감은 다음, 25 mbar (2.5 kPa)로 감압한 압력 하에 60℃의 온도에서 8시간 동안 건조하였다.

전술한 방식으로 제조한 후, 무한 단섬유는 0.79　N의 인열 강도 및 10.21%의 인열 변성을 나타내었다.

실시예 4: 변형된 외부 구조를 포함하지 않는 필라멘트의 생존율 테스트

알데하이드 히알루로난으로부터 제조한 후, 필라멘트를 배양 배지 (10% 태아 소 혈청 및 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 Dulbecco's 변형된 Eagle's Medium (100U/ml/100㎍/ml))에 용해시키고, 수득된 용액을 96개의 웰을 가진 패널에 접종한 3T3 세포에 첨가하였으며, 최종 밀도는 3000 c/w이었다. 생존율은 24-72시간 동안 MTT 테스트로 측정하였다. 상기 테스트 동안, 티아졸릴 블루 테트라졸륨 브로마이드(MTT) 성분을 배양 배지에 용해시킨 다음, 농도가 5 mg/ml인 최종 MTT 용액 20 ㎕를 각각의 웰에 첨가하였다. 인큐베이션은 2.5시간 동안 수행하였다. 이후, 배지를 제거하고, 용해화 용액 220 ㎕를 파이펫을 사용해 각각의 웰에 첨가하였다. 후속적인 인큐베이션 (30분 지속됨) 동안, 대사된 포르마잔을 완전히 용해시켰다. 이어서, 570 nm 및 690 nm에서 VERSAmax 마이크로플레이트 판독기를 이용해 흡광도를 측정하였다.

5회의 독립적인 측정을 수행하였다. 후속적인 데이터 처리 동안, 샘플 한 쌍을 수반하는 Student's t-테스트를 이용하였으며, p ≤ 0.05의 값은 유의미한 것으로 간주하였다.

각각의 사례에서, 테스트를 받는 섬유 물질은 세포의 생존율을 감소시키지 않는다는 사실이 증명되었다 (도 4).

실시예 5: 아디프산, 숙신산 및 피멜릭산의 다이하이드라자이드를 이용한 필라멘트의 외적 변형

산화된 히알루로난을 기재로 하는 필라멘트 30　mg (약 5　m)을 70% 에탄올 용액으로 구성된 반응성 배쓰를 포함하는 큰 페트리 접시에 넣었으며, 농도가 5.10^-3M인 아디프산의 다이하이드라자이드를 용해시켰다. 그런 다음, 필라멘트를 포함하는 반응성 혼합물을 실험실 온도에서 2시간 동안 방치하였다. 이후, 필라멘트를 80% 에탄올에서 세정하고, 40℃의 온도 하에 20분 동안 건조되게 방치하였다.

변형된 필라멘트를 탈염수에서 용해성 테스트하였다. 테스트 동안, 필라멘트는 약간 팽윤하게 되지만, 이후 1주일 이상 충분한 안정성을 나타내었다. 이와는 대조적으로, PBS에서의 테스트는, 후자는 24시간 이내에 완전히 용해되기 때문에, 필라멘트의 불안정성을 입증하였다. 이러한 사실은, 외부의 가교된 층만이 형성되었으며, 이 층은 완충액의 이온힘 증가 효과로 인한 필라멘트의 코어에서의 팽윤 과정에 충분히 저항성이지 않았음을 의미한다.

숙신산 및 피멜릭산의 다이하이드라자이드를 사용한 경우, 필라멘트는 유사한 거동을 나타내었다. 하이드라존-기재의 구조적 결합을 만드는 외적 반응의 존재 여부는 NMR에 의해 입증하였다 (도 9). 가교된 구조의 형성은, 물에 노출시킨 변형된 물질의 불용성 테스트에 의해 추가적으로 입증되었다.

실시예 6: N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난을 기재로 하는 필라멘트의 열적 변형 - 불포화된 α,β-알데하이드로의 전환

직경이 120 ㎛이며 건조 상태인 제조된 필라멘트 0.5 g을 페트리 접시에 넣은 다음, 열기 건조기에 넣어서, 필라멘트를 80℃의 온도에 18시간 동안 노출시켰다. 이후, 필라멘트를 실온 하에 냉각되도록 방치하였다. 필라멘트를 NMR 구조 분석하여, 열에의 노출로 인해 제거 반응(eliminating reaction)이 발생하며 골격 탄소 단위 C4와 C5 사이에 공액된 이중 결합이 형성되는지 확인하였다 (도식 1b 참조). 각각의 NMR 분석 기록은 도 10에 도시한다. 이후, 필라멘트를 1,6-다이아미노헥산 용액에서 8시간 동안 변형시켰다. 건조한 후, 이를 탈염수에 담갔다. 비-변형된 대조군 샘플과 비교해, 12시간 이상 지속되는 증가된 내가수분해성이 확인되었다.

실시예 7: 분해 산물에 대한 독성 테스트

숙신산, 아디프산 및 피멜릭산의 다이하이드라자이드에 의해 가교되었으며 농도가 20 mg/ml인 용액 형태로 존재하는 필라멘트 샘플에, 소 고환(bovine testicular) 히알루로니다제 500 유닛을 포함하는 아세테이트 완충액 (500 ㎕)을 보충하였다. 37℃ 온도 하에서 96시간 동안 인큐베이션하였다. 분해 산물 500　㎕를 배양 배지 (10% 태아 소 혈청 및 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 Dulbecco's 변형된 Eagle's Medium (100U/ml/100㎍/ml)) 20 ml에 희석시킨 다음, 3T3 세포주에 영향을 미치도록 혼합물을 사용하였다. 상층액이 제조된 농도를 기준으로, 테스트 농도는 1000, 500 및 100 ㎍/ml였다. 다이하이드라자이드를 사용해 외적으로 변형된 섬유의 분해 산물은 테스트 세포에 대해 독성이 없는 것으로 실험적으로 입증되었다 (도 5).

실시예 8: 무한 단섬유로부터의 다섬유 스레드의 제조

N-아세틸-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난으로부터 제조되며 섬도 범위가 6-7 Tex인 5종의 단섬유를 꼬임 프레임(twisting frame)에 두었다. 꼬임 전에, 필라멘트를 NaBr 포화 수용액을 사용해 건조기에서 조건화하고, 원하는 최종 수분 함량은 약 60%가 되었다. 필라멘트의 수분 함량 증가는 후속적인 꼬임 과정 동안에, 상기 필라멘트를 보다 가요성, 따라서 보다 내인열성(tear resistant)이 되도록 만들었다. 하기의 꼬임 파라미터가 설정되었다: 공급 속도 4 m/min, 축 속도(velocity of the spindle) 1,400 m/min, 트래블러 중량(weight of the traveller) 60 mg. 필라멘트를 꼬아서, 직경이 350 ㎛인 꼬인 스레드를 제조하였다. 이후, 이 스레드의 기계적 특징을 측정하였다 (도 8).

실시예 9: 산화된 히알루로난 (67%) 및 PLLA 필라멘트 (33%)를 기재로 하는, 필라멘트로부터의 혼성 단섬유 스레드의 제조

N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난으로부터 제조되며 섬도 범위가 8 Tex인 5종의 단섬유, 및 섬도가 6.5 Tex인 1종의 PLLA 필라멘트를 꼬임 프레임(twisting frame)에 두었다. 꼬임 전에, 필라멘트를 24시간 동안 조건화하여, 수분 함량을 45% 내지 50%로 수득하였다. 필라멘트의 이러한 수분 함량 증가는 후속적인 꼬임 과정 동안에, 상기 필라멘트를 보다 가요성, 따라서 보다 내인열성(tear resistant)이 되도록 만든다. 하기의 꼬임 파라미터가 설정되었다: 공급 속도 5 m/min, 축 속도(velocity of the spindle) 1,500 m/min, 트래블러 중량(weight of the traveller) 50 mg. 필라멘트를 꼬아서, 직경이 130 내지 170 ㎛인 꼬인 스레드를 제조하였다. 스레드는 하기의 기계적 특징을 나타내었다: 인장 강도 2.3±0.2 N, 신장률(elongation) 16.5±1.7% 및 노트 강도(knot strength) 1.2±0.3N.

실시예 10: N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난을 기재로 하는 필라멘트로 제조된 위편 패브릭

실시예 8에 기술된 바와 유사하게 제조한 스레드를, 고리-타입 꼬임 프레임에서 꼬아서, 삼중으로 꼬인 스레드를 제조하였다. 이후, 스레드를 작동 직경이 1 1/2'이며 바늘 게이지(needle gauge)가 5G인 Harry Lucas 환형 니팅 기계(circular knitting machine)에서 가공하여, 관형 편직물을 제조하였다 (도 13). 완성된 무지(plain) 위편 패브릭은 110 g/m²의 기본 중량(basis weight), 5 loops/cm의 코스 밀도(course density) 및 3.5 loops/cm의 웨일 밀도(wale density)를 나타내었다 (도 10).

실시예 11: 산화된 히알루로난을 기재로 하는 필라멘트 및 PLLA 필라멘트로 제조된 혼성 스레드로 된 경편 (warp-knit) 패브릭

실시예 9에 기술된 바와 유사하게 제조한 스레드를, 고리-타입 꼬임 프레임에서 꼬아서, 이중으로 꼬인 스레드를 제조하였다. 이후, 필수적인 날실을 드럼-타입 워핑 프레임(warping frame)에서 형성하였다. 날실을 워프 빔(warp beam) 상으로 되감았다. 워프 빔을 스프링-후크 바늘이 장착된 날실 니팅 기계 (니팅 크로켓 기계(knitting crochet machine), Rius)에 두었으며, 바늘 게이지는 11G였다. 날실 스레드를 래핑 가이드(lapping guide) 및 니팅 바늘로 드로잉(drawing)한 후, 니팅해서, 체인 스티치(chain stitch)를 만들었다. 따라서, 편직물은 사슬-스티치가 앞의 씨실(front weft)에 의해 얽히도록(interlaced) 제작되었다 (도 11).

실시예 12: N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난으 로부터 제조된 필라멘트로 만들어진 패브릭

필수적인 날실을 드럼-타입 워핑 프레임에서 형성하였으며, 각각의 날실 스레드는 실시예 8에 기술된 것과 유사하게 제조하였다. 이후, 날실을 워프 빔 상으로 되감았다. 워프 빔을 셔틀 타입-리본 룸(loom)에 부착하고, 날실 스레드를 잉아(heald)와 리드(reed) 내로 드로잉하였다. 동일한 조성을 가진 씨실 스레드를, 셔틀 내에 삽입한 보빈(bobbin) 상으로 되감았다. 쉐딩(shedding) 및 피킹(picking) 기전의 필수적인 파라미터를 조정하여, 원하는 피치 값의 날실 및 씨실 스레드를 가진 평직을 수득하였다. 완성된 평직 패브릭은 75 g/m²의 기본 중량, 10 스레드/cm의 날실-스레드 피치, 및 20 스레드/cm의 씨실-스레드 피치를 나타내었다 (도 15).

Claims

N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법으로서,
농도가 4 중량% 내지 6 중량%인 산화된 히알루로난의 수용액을 제조하는 단계;
상기 용액을, 젖산 5 중량% 내지 45 중량%, 저급 알코올 50 중량% 이상, 및 물 4 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 응고 배쓰(coagulation bath) 내로 압출하여, 섬유를 제조하는 단계; 및
상기 섬유를 저급 알코올로 세정하고, 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 섬유의 세정에 사용되는 상기 저급 알코올이 에탄올, 1-프로판올 및 이소프로판올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 응고 배쓰에 사용되는 상기 저급 알코올이 에탄올, 1-프로판올 및 이소프로판올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응고 배쓰 내의 젖산 농도가 10 중량% 내지 20 중량% 범위인 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유를 건조한 후에, 상기 섬유를, 20℃ 내지 50℃의 온도 하에 10분 내지 24시간의 기간 동안, 70% 내지 80%의 저급 알코올 수용액을 포함하는 안정화 배쓰(stabilizing bath)에 침지시키고, 상기 섬유를 저급 알코올로 세정한 후 다시 건조하는 방식으로 외적으로 변형시키며,
상기 알코올 용액에 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드를 5x10^-6M 내지 0.01 M 농도로 용해시키는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 안정화 배쓰에 사용되는 상기 저급 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판-1-올 및 프로판-2-올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드가 숙신산의 다이하이드라자이드, 아디프산의 다이하이드라자이드 또는 피멜릭산(pimelic acid)의 다이하이드라자이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드가 5x10^-3M의 농도로 상기 안정화 배쓰에 존재하는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유에 대해 75℃ 내지 85℃의 온도에서 12시간 이상 동안 열적 부하(thermal loading)를 가한 다음, 실험실 온도 하에 건조되도록 방치한 다음, 가수분해에 대한 안정화를 위해 유기 다이아미노 화합물로 처리하는 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 선택적으로 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유의 제조 방법.
N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유.
제10항에 있어서,
외적으로 가교된 것을 특징으로 하는, N-아세틸-D-글루코사민 기의 6번 위치에서 산화된 히알루로난을 기재로 하는 섬유.
조마(tow), 스레드(thread), 방적사(yarn), 섬유성 스테이플(fibrous staple), 및 직물(woven fabric), 편직물(knitted fabric) 또는 부직포(nonwoven fabric)의 제조에 있어서, 제10항 또는 제11항에 따른 섬유의 용도.
제10항 또는 제11항에 따른 2종 이상의 섬유에 의해 제조되는 스레드.
2종 이상의 섬유에 의해 제조되는 스레드로서,
1종 이상의 섬유는 제10항 또는 제11항에 따른 섬유이며, 1종 이상의 섬유는 다른 생분해성 물질로 제조된 섬유를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 2종 이상의 섬유에 의해 제조되는 스레드.
제10항 또는 제11항에 따른 섬유로 제조되는 섬유성 스테이플.
제15항에 따른 섬유성 스테이플로 제조되는 방적사.
제10항, 제11항 또는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 섬유, 조마, 스레드, 방적사 또는 섬유성 스테이플로 제조되는 직물, 편직물 및 부직포.
다른 생분해성 섬유성 물질과 조합되어, 제10항, 제11항 또는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 섬유, 조마, 스레드, 방적사 또는 섬유성 스테이플로 제조되는 직물, 편직물 및 부직포.
제17항 또는 제18항에 있어서,
평면형(planar) 또는 관형(tubular) 패브릭 형태, 또는 3D 스캐폴드(scaffold) 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는, 직물, 편직물 및 부직포.
제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 섬유, 스레드, 섬유성 스테이플, 방적사 및 직물, 편직물 또는 부직포를 변형시키는 방법으로서,
상기 섬유, 스레드, 섬유성 스테이플, 방적사 및 직물, 편직물 또는 부직포를, 20℃ 내지 50℃의 온도 하에 10분 내지 24시간의 기간 동안, 농도가 70% 내지 80%이며 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드를 포함하는 알코올 수용액으로 처리하며,
상기 다이하이드라자이드는 상기 용액에서 5x10^-6M 내지 0.01 M의 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는, 섬유, 스레드, 섬유성 스테이플, 방적사 및 직물, 편직물 또는 부직포를 변형시키는 방법.
제20항에 있어서,
상기 유기 산의 저분자량 다이하이드라자이드가 숙신산의 다이하이드라자이드, 아디프산의 다이하이드라자이드 또는 피멜릭산의 다이하이드라자이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 섬유, 스레드, 섬유성 스테이플, 방적사 및 직물, 편직물 또는 부직포를 변형시키는 방법.