KR20160038120A - 알지네이트 하이드로젤 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소듐 알지네이트를 탈이온수에 용해시켜 알지네이트 수용액을 제조하는 단계; 상기 수용액에 가교제 수용액을 천천히 적가하여 부분 가교하는 단계; 상기 부분 가교된 고점도의 알지네이트 수용액을 성형틀에 부어 1차 성형물을 제조하는 단계; 상기 1차 성형물을 가교제 수용액에 침지하여 최종 가교시키는 단계; 및 상기 가교된 성형물을 세척하는 단계; 를 포함하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 형태안정성 및 성형성이 우수한 알지네이트 하이드로젤을 제공한다.
Description
본 발명은 알지네이트 하이드로젤 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
알지네이트(alginate)는 자연산 다당류 고분자로 미역, 다시마와 같은 갈조류의 중요 구성 성분이며, 만누로네이트(β-(1→4)-D-Mannuronate)과 글루로네이트(α-(1→4)-L-guluronate)가 연결된 화학구조를 가지고 있다. M/G비율(만누로네이트와 글루로네이트의 존재량 비)은 해조의 종류에 따라 다르다. 알지네이트는 생체적합성이 뛰어나고 세포독성이 낮으며, 지혈효과를 가진다. 또한 해조류의 알긴산을 섭취할 시 중성지질이나 콜레스테롤의 침착을 억제하여 혈류 개선, 콜레스테롤 저하, 고혈압 예방, 효소의 활성화 등 여러 생리활성을 가진다.
하이드로젤(hydrogel)은 친수성 고분자로 이루어진 3차원의 구조체로서 많은 양의 물을 함유하고 있다. 하이드로젤은 화학적 또는 물리적 여러 가지 가교방법이 있고, 다양한 가교방법으로 원하는 물성의 하이드로젤을 얻을 수 있다. 하이드로젤은 생체조직의 구성성분인 세포외 기질(extracellular matrix)과 유사한 수화 구조를 가지고 있어서 생체적합성이 우수하며, 창상피복재, 조직공학용 지지체, 소프트렌즈, 서방성 약물 전달계에 적용되고 있는 의학 또는 약학적으로 각광받는 생체재료이다.
1962년 Winter에 의해 피부 상처 치유가 습윤 환경 하에서 탁월한 효과를 보인다는 것이 발표된 이래 이를 검증하는 많은 결과가 보고되었고, 현재는 전통적으로 사용하던 거즈 류 등의 건식 창상피복재에 비해 습윤 창상피복재가 상처 치유에 효과적인 것으로 증명되면서 선진국에서는 대부분 습윤 창상피복재를 사용하고 있다. 습윤 창상피복재는 상처로부터 유출된 삼출물을 흡수하여 오랜 기간 동안 습윤 상태를 유지하며, 상처 부위의 고통 감소, 통증 없는 괴사 조직의 제거, 빠른 상처 치유, 흉터 감소 등의 장점을 가지고 있다.
현재 시판되고 있는 알지네이트 창상피복재는 부직포 형태로 제조되며, 지혈작용, 저자극성 등의 특징이 있고, 다른 창상피복재와 비교해 흡수능이 뛰어나다. 그러나 부직포 형태의 알지네이트 창상피복재는 파편(debris)의 발생으로 인한 염증반응을 유발할 수 있다는 문제점이 지적되고 있다.
?윤 창상피복재 중 하나인 하이드로겔은 상처 치유 과정 중 반드시 제거되어야 하는 괴사조직을 제거하기에 효과적이다. 풍부한 수분이 포함되어 있는 하이드로젤은 죽은 조직을 자연스럽게 자가 분해시키며 최적의 습윤 환경을 제공할 뿐만 아니라, 뛰어난 응집력으로 흘러내리지 않아 주위조직을 건강하게 유지할 수 있다. 더욱이 성장인자 및 조직 재생 유도 물질을 포함한 하이드로젤은 습윤환경 유지와 서방성 약물 전달을 동시에 수행함으로써 보다 적극적인 상처 치유능을 발휘할 수 있다.
기존의 알지네이트 하이드로젤을 제조하는 대표적인 방법 중에 하나는 알지네이트 수용액을 가교제 수용액에 적가하여 알지네이트 하이드로젤을 제조하는 것이나, 이 방법으로는 약물전달용 마이크로캡슐을 제조하는데 주로 사용되는 구형의 하이드로젤 비드(bead)가 형성되며, 창상피복재 및 코스메틱 마스크팩 등으로 사용할 수 있는 시트(sheet)나 블록(block) 형태의 성형물을 제조할 수 없다.
또한 소듐 알지네이트 수용액을 성형틀에 채운 뒤 이를 바로 염화칼슘 수용액에 침지하여 칼슘 알지네이트 하이드로젤을 제조한 연구결과도 보고되어 있으나, 이 방법을 사용할 경우 액상에서 가교반응이 일어나므로 성형성과 구조적인 안정성이 결여된 하이드로젤이 제조된다. 따라서 소듐 알지네이트 수용액을 직접 가교하여 하이드로젤을 제조하면 창상피복재로 사용할 수 있는 부드러운 표면과 우수한 성형성, 균일성 및 형태 안정성을 갖는 하이드로젤을 제조하기 어렵다.
이에, 본 발명자들은 상기한 한계점을 극복하기 위해, 최종 가교 전에 어느 정도의 형태 안정성을 갖는 알지네이트 1차 성형물을 제조한 뒤 이를 최종 가교하여 하이드로젤을 제조함으로써, 형태 안정성 및 성형성이 우수하고, 상처의 종류 및 특성에 따라 물성 및 함수율을 조절할 수 있는 알지네이트 하이드로젤 및 이의 제조방법을 개발하기에 이르렀다.
Tagler et al., Biotechnology and Bioengineering. ?upplemented αMEM/F12-based medium enables the survival and growth of primary ovarian follicles encapsulated in alginate hydrogels 2013; 110(12):3258-3268.
본 발명의 목적은 알지네이트 하이드로젤의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 방법으로 제조된 알지네이트 하이드로젤을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
소듐 알지네이트를 탈이온수에 용해시켜 알지네이트 수용액을 제조하는 단계;
상기 수용액에 가교제 수용액을 적가하여 부분 가교하는 단계;
상기 부분 가교된 알지네이트 수용액을 성형틀에 부어 1차 성형물을 제조하는 단계;
상기 1차 성형물을 가교제 수용액에 침지하여 최종 가교시키는 단계; 및
상기 가교된 성형물을 세척하는 단계;
를 포함하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 용어, “알지네이트(Alginate)는 육지식물의 셀룰로오스에 상당하는 해양식물의 다당류로 α-(1→4)-L-글루론산과 β-(1→4)-D-만누론산으로 구성된 직쇄 공중합체이다.
본 명세서에서 사용되는 용어, “하이드로젤(hydrogel)”은 친수성 고분자로 이루어진 3차원의 구조체로서 많은 양의 물을 함유한 물질을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 용어, “성형물”은 알지네이트 수용액에 소량의 가교제 수용액을 천천히 적가하여 성형틀에 붓거나 이를 진공 또는 자연 건조하여 얻어지는 물질을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어, “진공 건조”는 1기압 이하로 감압하여 행하는 것으로 저압 상태로 수분을 제거하는 것을 말한다.
본 발명의 구체예에서, 알지네이트 하이드로젤의 제조방법은 먼저,
소듐 알지네이트 분말을 탈이온수(DI water) 에 완전히 용해시킨다. 이때 소듐 알지네이트의 농도는 탈이온수 100 중량부에 대해 0.01~10 중량부인 것이 바람직하다. 소듐 알지네이트의 농도에 따라 최종적으로 제조되는 하이드로젤의 강도 및 함수율 등의 물성을 변화시킬 수 있으며, 전반적으로 농도가 높을수록 강도는 증가하며 함수율은 감소한다.
소듐 알지네이트의 농도가 0.01 중량부 보다 낮으면 용액이 너무 묽어 겔화가 어렵고, 10 중량부 보다 높으면 가교 후에 함수율이 대폭 감소하고 너무 딱딱해지기 때문에 하이드로젤 고유의 특성을 살리기 어렵다.
이때, 본 발명의 알지네이트 하이드로젤을 창상피복재로 사용하기 위해서는, 소듐 알지네이트 수용액과 성장인자를 포함한 단백질, 약물, 세포 및 세포 추출물 등 창상치유 제제 및 조직재생을 촉진, 향상, 및 보조할 수 있는 제재를 혼합하여 제조할 수 있다.
바람직하게 상기 알지네이트 수용액에 성장인자, 케모카인, 싸이토카인, 펩타이드, 세포 외 기질, 항산화제, 항균제, 항염증제 등의 생리활성물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 혼합하여 제조할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 성분으로 이루어진 소듐 알지네이트 수용액 또는 소듐 알지네이트 수용액 혼합물에 염화칼슘 등 금속염 가교제 수용액을 천천히 소량 적가하여 부분 가교함으로써 고점도의 부분 가교된 알지네이트 수용액을 얻을 수 있다. 상기 고점도의 부분 가교된 알지네이트 수용액은 다양한 형태의 성형틀에 부어 채워 1차 성형물을 제조할 수 있으며, 또는, 상기 고점도의 부분 가교된 알지네이트 수용액을 성형틀에 부은 이후 이를 자연 또는 진공건조하여 알지네이트 1차 성형물을 제조할 수 있다.
이 때, 레오미터(rheometer)를 이용한 동적 점탄성(dynamic viscoelasticity) 실험을 통하여 측정한 상기 부분 가교된 알지네이트 수용액의 복소 점도(complex viscosity)는 투입되는 가교제의 양에 따라 0.1~100 Pa·sec 정도의 값을 가질 수 있으며, 본 발명의 1차 성형물은 약 50 Pa·sec의 고점도 값을 가질 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 가교제로는 주로 염화칼슘 등 2가 이상의 금속염을 사용하며, 디알데히드(dialdehyde), 디아민(diamine) 등 두 개 이상의 관능기(functional group)을 가지는 유기화합물을 사용할 수 있다.
알지네이트 수용액의 부분 가교를 통해 점도 상승에 기인하여 1차 성형물의 형태 안정성 및 성형성을 부여할 수 있다. 이 때, 투입되는 가교제의 양은 알지네이트 수용액의 점도를 충분히 상승시키되 알지네이트 수용액의 흐름이 상실되는 전체적인 겔화가 발생하지 않도록 적정량을 유지해야 하고, 적가하는 속도도 국부적인 겔화나 상분리에 의해 불균일성이 심화되지 않도록 충분히 천천히 실시하여야 한다. 이때 투입되는 가교제의 양은 가교제의 종류에 따라 달라질 수 있는데, 염화칼슘의 경우 수용액에 존재하는 소듐 알지네이트 고형분에 대해 20 중량% 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명의 구체예에서 바람직하게는 소듐 알지네이트 고형분 대비 약 10 중량% 염화칼슘을 분당 0.1~10 mg의 속도로 천천히 투입하여 실시할 수 있다.
본 발명의 상기 방법으로 균일성을 소실하기 전까지 소량의 가교제 수용액을 천천히 첨가하여 부분 가교함으로써 약간의 흐름은 있으나 형태안정성이 우수하여 몰딩(molding)이 가능한 1차 성형물을 제조할 수 있다.
필요에 따라 성형틀에 부은 1차 성형물을 자연 또는 진공건조할 수 있으며, 이때 건조 온도 및 시간 등을 조절하여 건조도를 조절할 수 있다. 건조도는 최종적으로 제조되는 하이드로젤의 물성을 좌우하는 주요 인자 중에 하나로서, 전반적으로 건조도가 높을수록 강도가 크고 함수율이 낮으며 단단하고 질긴 하이드로젤이 제조되며, 반대로 건조도가 낮을수록 강도가 낮고 함수율이 높으며 유연하고 부드러운 하이드로젤이 제조된다. 건조도를 조절하여 상처의 종류 및 정도에 부합하는 물성을 보유한 하이드로젤 창상피복재를 제조할 수 있다. 또한 건조온도는 알지네이트 수용액 및 그 혼합물이 동결되지 않는 온도 이상에서 혼합물의 종류에 따라 조절이 가능하나 보통은 상온에서 실시하는 것이 알지네이트 수용액과 혼합되는 단백질 및 세포 관련 물질의 보존을 위해 바람직하다.
본 발명의 구체예에서, 상기 진공 건조는 1분 내지 72시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게 10분 내지 12시간 동안 수행할 수 있다. 건조시간이 72시간을 초과할 경우 최종 가교하여 제조되는 하이드로젤의 함수율이 감소하고 딱딱해지며 유연성이 감소하는 부작용이 있을 수 있다.
그 다음, 상기 1차 성형물을 가교제 수용액에 침지하여 최종 가교한 후 수세를 거쳐 미반응물 및 부산물을 제거함으로써 알지네이트 하이드로젤을 제조한다. 가교제로는 주로 염화칼슘 등 2가 이상의 금속염을 사용하며, 디알데히드(dialdehyde), 디아민(diamine) 등 두 개 이상의 관능기(functional group)을 가지는 유기화합물을 사용할 수 있다. 가교제의 농도 및 가교 온도는 가교제의 종류에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 특히 염화칼슘의 경우는 상온에서 탈이온수 100 중량부에 대해 0.1~20 중량부의 농도로 가교하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 본 발명의 구체예에서 바람직하게는 2.2 중량% 염화칼슘 수용액을 사용하여 가교하였다.
본 발명의 구체예에서, 상기 방법으로 제조한 알지네이트 하이드로젤은 어느 정도의 두께를 갖거나 3차원적 구조를 갖는 하이드로젤의 제조에 적당할 수 있다.
또한 본 발명의 알지네이트 하이드로젤은 상기 부분 가교 과정을 생략하고 제조할 수 있다. 본 발명의 구체예에서,
소듐 알지네이트를 탈이온수에 용해시켜 알지네이트 수용액을 제조하는 단계;
상기 수용액을 상온에서 진공 건조하여 1차 성형물을 제조하는 단계;
상기 1차 성형물을 염화칼슘 수용액에 침지하여 가교시키는 단계; 및
상기 가교된 성형물을 세척하는 단계;
를 포함하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 구체예에서, 상기 진공 건조는 1분 내지 72시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게 10분 내지 12시간 동안 수행할 수 있다. 건조시간이 72시간을 초과할 경우 최종 가교하여 제조되는 하이드로젤의 함수율이 감소하고 딱딱해지며 유연성이 감소하는 부작용이 있을 수 있다.
그 다음, 상기 1차 성형물을 가교제 수용액에 침지하여 가교한 후 수세를 거쳐 미반응물 및 부산물을 제거함으로써 알지네이트 하이드로젤을 제조한다. 가교제로는 주로 염화칼슘 등 2가 이상의 금속염을 사용하며, 디알데히드(dialdehyde), 디아민(diamine) 등 두 개 이상의 관능기(functional group)을 가지는 유기화합물을 사용할 수 있다. 가교제의 농도 및 가교 온도는 가교제의 종류에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 특히 염화칼슘의 경우는 상온에서 탈이온수 100 중량부에 대해 0.1~20 중량부의 농도로 가교하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 본 발명의 구체예에서 바람직하게는 2.2 중량% 염화칼슘 수용액을 사용할 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 상기 방법으로 제조한 알지네이트 하이드로젤은 앞선 구체예에서 언급한 부분 가교 과정을 생략하고 건조 공정만으로 1차 성형물을 제조하는 방법으로서, 이는 시트 또는 필름 상을 갖는 2차원 형태의 알지네이트 하이드로젤의 제조에 적당할 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 상기 방법으로 제조한 알지네이트 하이드로젤은 모두 대조군 대비 80% 이상의 높은 세포 생존율을 보임으로써 세포독성이 거의 없는 것으로 나타났으며, 성형성과 형태안정성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 반면 종래의 제조방법을 사용하여 제조한 하이드로젤은 불규칙한 모양을 가지며, 형태적 안정성이 떨어지고 취약한 물성을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한 종래 방법으로 제조한 알지네이트 스폰지는 본 발명의 제조방법으로 제조한 알지네이트 하이드로젤에 비해 매우 취약한 강도를 가지며, 부스러지기 쉬운 단점을 갖고 있음을 알 수 있었다.
본 발명은 또한, 상기한 방법으로 제조된 알지네이트 하이드로젤을 제공한다.
본 발명의 구체예에서, 상기 알지네이트 하이드로젤은 1~500%의 다양한 함수율 및 0.2~2.0 kgf/mm2의 압축강도를 보유하며, 대조군 대비 80% 이상의 세포생존율, 대조군 대비 10% 이상 향상된 상피화 및 상처치유능을 가질 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 상기 알지네이트 하이드로겔은 전형적으로 시트 형태이며, 패치, 플라크(plaque), 필름, 디스크, 화이버, 로드 형태 또는 원통, 직육면체, 각기둥 등의 제형으로 성형할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 선택된 성형틀에 따른 어떠한 크기 및 모양도 가능하다. 바람직하게 본 발명의 알지네이트 하이드로겔은 크림 및 연고 형태로도 제조할 수 있다.
본 발명의 알지네이트 하이드로젤은 화상, 동상, 창상, 켈로이드, 조직의 물리적 또는 화학적 파괴, 찰과상, 골괴저, 열상, 결출상, 관통상, 절상, 타박상, 피부궤양, 피부각화증, 욕창, 와창, 여드름 및 미용 시술 후 손상에 대한 상처치료용 또는 마스크팩용으로 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 미용 마스크팩은 화장품 성분을 혼합하여 사용할 수 있다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명의 제조방법으로 제조한 알지네이트 하이드로젤은 형태 안정성 및 성형성이 우수하고, 약물 및 성장인자를 포함한 단백질 등의 봉입이 용이하며, 제조 공정 상에서 하이드로젤의 강도 및 함수율을 손쉽게 조절할 수 있다. 또한 상기 알지네이트 하이드로젤은 습윤성 상처치유능이 우수하여 창상피복재로 사용할 수 있으며, 마스크팩 등의 코스메틱 분야에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따라 염화칼슘을 적가하여 1차 성형물을 제조한 경우(a); 염화칼슘의 적가 없이 8시간 진공 건조하여 1차 성형물을 제조한 경우(b); 및 소듐 알지네이트 수용액(c); 를 나타낸 사진이다 (좌: 정면; 우: 측면 사진).
도 2는 본 발명의 구체예에 따라 염화칼슘을 적가하여 알지네이트 하이드로젤을 제조한 경우(a); 염화칼슘의 적가 없이 8시간 진공 건조하여 알지네이트 하이드로젤을 제조한 경우(b); 및 1차 성형물의 제조 없이 소듐 알지네이트 수용액을 염화칼슘 수용액에 침지하여 알지네이트 하이드로젤을 제조한 경우(c); 의 알지네이트 하이드로젤을 나타낸 사진이다 (좌: 정면; 우: 측면 사진).
도 3 은 본 발명의 구체예에 따라 제조된 알지네이트 하이드로젤 및 스폰지를 랫트창상에 적용하고 난 후, 날짜별 상처치유 효과를 비교한 도이다 (gauze: 대조군; Alginate sponge: 비교예 2의 스폰지; Alginate hydrogel-1, 2: 각각 실시예 1-3, 1-2).
도 2는 본 발명의 구체예에 따라 염화칼슘을 적가하여 알지네이트 하이드로젤을 제조한 경우(a); 염화칼슘의 적가 없이 8시간 진공 건조하여 알지네이트 하이드로젤을 제조한 경우(b); 및 1차 성형물의 제조 없이 소듐 알지네이트 수용액을 염화칼슘 수용액에 침지하여 알지네이트 하이드로젤을 제조한 경우(c); 의 알지네이트 하이드로젤을 나타낸 사진이다 (좌: 정면; 우: 측면 사진).
도 3 은 본 발명의 구체예에 따라 제조된 알지네이트 하이드로젤 및 스폰지를 랫트창상에 적용하고 난 후, 날짜별 상처치유 효과를 비교한 도이다 (gauze: 대조군; Alginate sponge: 비교예 2의 스폰지; Alginate hydrogel-1, 2: 각각 실시예 1-3, 1-2).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
1.
알지네이트
하이드로젤의
제조
실시예
1-1. 염화칼슘 수용액을
적가하여
1차 성형물 제조
FMC Biopolymer사(Norway)의 소듐 알지네이트(무게평균 분자량=500,000) 고형 분말 2g을 탈이온 3차수 100 ml에 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 알지네이트 용액에 0.5 중량% 염화칼슘 수용액 20 ml를 천천히 첨가한 다음 이를 지름 100 mm 의 패트리디쉬에 부어 1차 성형물을 제조하였다(도 1a). 제조된 1차 성형물을 2.2 중량% 염화칼슘 수용액에 20분 동안 침지하여 가교하였다. 가교된 성형물을 흐르는 탈이온 3차수에 5분 동안 세척하여 알지네이트 하이드로젤을 제조하였다(도 2a).
실시예
1-2. 염화칼슘 수용액을
적가한
후 진공건조하여 1차 성형물 제조
FMC Biopolymer사(Norway)의 소듐 알지네이트(무게평균 분자량=500,000) 고형 분말 2g을 탈이온 3차수 100 ml에 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 알지네이트 용액에 0.5 중량% 염화칼슘 수용액 20 ml를 천천히 첨가한 다음 이를 지름 100 mm 의 패트리디쉬에 붓고 상온에서 4시간 동안 진공 건조하여 1차 성형물을 제조하였다. 제조된 1차 성형물을 2.2 중량% 염화칼슘 수용액에 20분 동안 침지하여 가교한 후, 흐르는 탈이온 3차수에 5분 동안 세척하여 알지네이트 하이드로젤을 제조하였다.
실시예
1-3. 염화칼슘
적가
없이 8시간 진공 건조하여 1차 성형물 제조
FMC Biopolymer사(Norway)의 소듐 알지네이트(무게평균 분자량=500,000) 고형 분말 1g을 탈이온 3차수 100 ml에 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 30 ml를 취하여 지름 100 mm 의 패트리디쉬에 부은 다음, 상온에서 8시간 동안 진공 건조하여 1차 성형물을 제조하였다(도 1b). 제조된 1차 성형물을 2.2 중량% 염화칼슘 수용액에 10분 동안 침지하여 가교한 후, 흐르는 탈이온 3차수 5분 동안 세척하여 알지네이트 하이드로젤을 제조하였다(도 2b).
실시예
1-4. 염화칼슘
적가
없이 4시간 진공 건조하여 1차 성형물 제조
FMC Biopolymer사(Norway)의 소듐 알지네이트(무게평균 분자량=500,000) 고형 분말 1g을 탈이온 3차수 100 ml에 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 30 ml를 취하여 지름 100 mm 의 패트리디쉬에 부은 다음, 상온에서 4시간 동안 진공 건조하여 1차 성형물을 제조하였다. 제조된 1차 성형물을 2.2 중량% 염화칼슘 수용액에 10분 동안 침지하여 가교한 후, 흐르는 탈이온 3차수 5분 동안 세척하여 알지네이트 하이드로젤을 제조하였다.
비교예
1. 일반
하이드로젤의
제조
FMC Biopolymer사(Norway)의 소듐 알지네이트(무게평균 분자량=500,000) 고형 분말 1g을 탈이온 3차수 100 ml에 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 30 ml를 취하여 지름 100 mm 의 패트리디쉬에 부은 다음(도 1c), 이를 2.2 중량% 염화칼슘 수용액에 10분 동안 침지하여 가교한 후, 흐르는 탈이온 3차수에 5분 동안 세척하여 하이드로젤을 제조하였다(도 2c). 이 때 가교반응은 불균일하게 일어나며 가교된 하이드로젤과 가교되지 않은 용액이 혼재하는 형태를 갖는다. 흐르는 탈이온 3차수에 10분 동안 세척하여 가교되지 않은 알지네이트 용액을 제외함으로써 알지네이트 하이드로젤을 얻었다.
비교예
2.
알지네이트
스폰지
제조
FMC Biopolymer사(Norway)의 소듐 알지네이트(무게평균 분자량=500,000) 고형 분말 1g을 탈이온 3차수 100 ml에 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 30 ml를 취하여 지름 100 mm 의 패트리디쉬에 부은 다음, -70℃에서 24시간 동안 동결 건조하여 1차 성형물을 제조하였다. 제조된 1차 성형물을 2.2 중량% 염화칼슘 수용액에 10분 동안 침지하여 가교한 후, 흐르는 탈이온 3차수 5분 동안 세척하고 -70℃에서 24시간 동안 동결 건조하여 알지네이트 스폰지를 제조하였다.
실험예
1. 세포 생존율 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 알지네이트 하이드로젤 및 스폰지의 함수율 (식1) 및 압축강도, 및 ISO 10993-12 and ISO 10993-5에 근거한 세포 생존율 측정 결과를 표1에 나타내었다.
[식1] 
A: 3차수에서 48시간 동안 팽윤시킨 하이드로젤 및 스폰지의 무게
B: 48시간 동안 동결 건조 후 무게
| 함수율(%) | 압축강도 (kgf/mm2) |
세포생존율(%) | |
| 실시예 1-1 | 93.7 % | 0.379 | 87 % |
| 실시예 1-2 | 95.9 % | 0.964 | 90 % |
| 실시예 1-3 | 67.8 % | 1.492 | 90 % |
| 실시예 1-4 | 95.5 % | 0.425 | 105 % |
| 비교예 1 | 98.4 % | 0.143 | 90 % |
| 비교예 2 | 92.5 % | 0.076 | 95 % |
상기 실시예 1-1 내지 1-4로부터 1차 성형물의 건조시간에 따른 건조도 및 부분적인 선 가교를 조절함으로써 다양한 함수율과 압축강도를 갖는 하이드로젤을 제조할 수 있었다. 실시예 1-1 및 1-2는 이보다 어느 정도의 두께를 갖거나 3차원적 구조를 갖는 하이드로젤의 제조에 적당하며, 실시예 1-3 내지 1-4는 시트 또는 필름 상의 2차원적 하이드로젤의 제조에 적당하다. 또한 실시예 시료 모두 대조군 대비 85% 이상의 높은 세포 생존율을 보임으로써 세포독성은 거의 없는 것으로 나타났다. 비교예 1은 일반적인 알지네이트 하이드로젤 제조방법으로써 이로부터 제조된 하이드로젤은 불규칙한 모양을 하고 있으며, 형태적 안정성이 떨어지고 취약한 물성을 갖는다(도 2c). 비교예 2로부터 제조된 알지네이트 스폰지는 우수한 형태 안정성과 비교적 높은 함수율을 가지고 있으나, 매우 취약한 강도를 가지며 부스러지기 쉬운 단점이 있다.
실험예
2. 상처치유 효과 실험
상기 실시예 1-2, 1-3 및 비교예 2에서 제조된 하이드로젤 및 스폰지 (각각 hydrogel-2, hydrogel-1 및 sponge로 표시)를 실험동물 (rat)의 창상에 적용한 결과, 일반 거즈 대비 월등한 상처치유 효과를 나타내었으며, 하이드로젤이 스폰지보다 치유 초반인 7일째에 우수한 상처치유 효과를 나타내었다 (도 3). 비교예 1에서 제조한 하이드로젤은 형태안정성이 떨어져 실험동물에 도포 및 장시간 부착이 어려워 창상피복재로서의 적용이 불가능하였다.
Claims (11)
- 소듐 알지네이트를 탈이온수에 용해시켜 알지네이트 수용액을 제조하는 단계;
상기 수용액에 가교제 수용액을 적가하여 부분 가교하는 단계;
상기 부분 가교된 알지네이트 수용액을 성형틀에 부어 1차 성형물을 제조하는 단계;
상기 1차 성형물을 가교제 수용액에 침지하여 최종 가교하는 단계; 및
상기 가교된 성형물을 세척하는 단계;
를 포함하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 1차 성형물의 제조 단계 이후, 상온에서 1분 내지 72시간 진공 또는 자연 건조하는 단계;
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 1차 성형물의 제조단계는 상기 부분 가교 과정을 생략하고 제조하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 부분 가교 단계의 가교제 농도는 0.01 내지 10 중량%이고,
상기 최종 가교 단계의 가교제 농도는 0.1 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 1차 성형물의 제조 단계에서, 상기 가교제 수용액의 적가 속도는 0.1 내지 10 mg/분인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 소듐 알지네이트는 탈이온수 100 중량부에 대해 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 소듐 알지네이트를 탈이온수에 용해시켜 알지네이트 수용액을 제조하는 단계 이후,
상기 알지네이트 수용액에 성장인자, 케모카인, 싸이토카인, 펩타이드, 세포 외 기질, 항산화제, 항균제, 항염증제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 혼합하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤의 제조방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 알지네이트 하이드로젤.
- 제8항에 있어서, 상기 알지네이트 하이드로젤은 함수율 1~500 % 및 압축강도 0.01~20 kgf/mm2인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤.
- 제8항에 있어서, 상기 알지네이트 하이드로젤은 80% 이상의 세포생존률을 갖는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤.
- 제8항에 있어서, 상기 알지네이트 하이드로젤은 화상, 동상, 창상, 켈로이드, 조직의 물리적 또는 화학적 파괴, 찰과상, 골괴저, 열상, 결출상, 관통상, 절상, 타박상, 피부궤양, 피부각화증, 욕창, 와창, 여드름 및 미용 시술 후 손상에 대한 상처치료용 또는 마스크팩용인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로젤.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140129957A KR20160038120A (ko) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | 알지네이트 하이드로젤 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160038120A true KR20160038120A (ko) | 2016-04-07 |
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ID=55789368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020140129957A KR20160038120A (ko) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | 알지네이트 하이드로젤 및 이의 제조방법 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR20160038120A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190119501A (ko) | 2018-04-12 | 2019-10-22 | 숙명여자대학교산학협력단 | 식품 신선도 유지를 위한 항균성 하이드로겔 |
| CN115651274A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 淮阴工学院 | 一种用于太阳能海水淡化的黏土基复合水凝胶的制备方法 |
| CN115920138A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-04-07 | 中山大学 | 一种复合水凝胶支架及其制备方法与应用 |
-
2014
- 2014-09-29 KR KR1020140129957A patent/KR20160038120A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
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