KR20170022928A

KR20170022928A - 실크 봉합사 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20170022928A
Application number: KR1020160105192A
Authority: KR
Inventors: 김성곤
Original assignee: 강릉원주대학교산학협력단
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2017-03-02
Also published as: WO2017034223A1; KR20180067477A; KR101932011B1; WO2018034477A1

Abstract

본 발명은 인장 강도 및 매듭 강도가 증진된 실크 봉합사 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 실크 봉합사는 4-헥실레조르시놀을 처리함으로써 인장 강도, 매듭 강도 및 생분해 속도가 증진되고 항균 활성이 우수한 실크 봉합사를 간단한 공정과정으로 제조할 수 있다.

Description

실크 봉합사 및 이의 제조방법{Silk suture and method thereof}

본 발명은 인장 강도 및 매듭 강도가 증진된 실크 봉합사 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

봉합사(suture)는 손상된 근육, 혈관, 신경, 조직 또는 상처나 수술 절개부의 연결 또는 봉합을 위하여 오래 전부터 사용되어 왔다. 일반적으로 수술용 봉합재로 사용되는 봉합사는 원료 물질에 따라 합성 봉합사와 천연 봉합사로 구분되며, 생체 내 흡수 여부에 따라 상처 부위에 봉합된 후 일정 기간이 지나면 자연 분해되어 없어지는 흡수성 봉합사와 봉합된 상처 부위의 조직이 봉합된 뒤에도 분해되지 않아 재수술을 통해 봉합사를 제거해야 하는 비흡수성 봉합사로 분류할 수 있다.

봉합사를 사용하는 시술에서 중요하게 고려해야 할 점 중의 하나는 봉합, 조직의 밀착 또는 지지, 고정 효과를 안정적이고 오래 지속되도록 하기 위하여 시술 부위에서 봉합사를 견고하게 유지, 고정시키도록 할 필요가 있으며, 또한 봉합이 풀리지 않도록 견고한 매듭이 필요하다.

한편, 실크 피브로인(silk fibroin)은 생체 친화적인 재료로 알려져 있으며, 외과적 봉합재로 수십년간 임상에서 사용되어 왔다. 또한, 실크 피브로인은 생체 조직에의 이물반응이 적고 그 기계적, 물리적 성질이 우수하여 최근까지도 임상 활용을 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다.

종래에도 실크 피브로인을 이용한 봉합사의 연구 개발이 계속 되어 왔다. 그러나, 기존의 제품들은 실크 피브로인을 수용액으로 처리하는 공정을 통해 봉합사를 제작하였으므로, 그 제작과정이 복잡한 것이 문제가 되어 왔다. 따라서, 천연 재료를 이용하여 간단하게 제작할 수 있으면서도 물리적 특성이 우수한 봉합사의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 제2015-0054729호

본 발명은 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도를 증진시킬 수 있는 새로운 성분, 상기 성분에 의해 인장 강도 및 매듭 강도가 증진된 실크 봉합사 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 실크 봉합사에 4-헥실레조르시놀을 처리하는 단계를 포함하는 인장 강도 및 매듭 강도가 증진된 실크 봉합사의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 제조된 실크 봉합사, 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도의 증진을 위한 4-헥실레조르시놀의 신규 용도를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 실크 봉합사의 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명은 4-헥실레조르시놀과 물, 유기용매 또는 이들의 혼합물의 혼합액을 실크 봉합사에 처리하는 단계를 포함하는, 인장 강도 및 매듭 강도가 증진된 실크 봉합사의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 실크 봉합사는 누에고치로부터 박리된 실크 피브로인을 이용하여 제조된 실크 봉합사를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 시판되는 실크 봉합사를 사용할 수 있다. 한 구체예에서, 본 발명에 따른 실크 봉합사의 제조방법은 누에고치를 소독 및 세척한 후 건조시켜 내피에 해당되는 부분을 물리적으로 박리하여 실크 피브로인을 준비하는 단계 및 상기 준비된 실크 피브로인을 봉합사로 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

누에고치의 내피 성분인 실크 피브로인은 전형적인 자연 고분자 물질로서, 생체에 적용할 때 염증 반응을 거의 일으키지 않으면서, 세포 부착능력과 증식효과가 뛰어난 특성이 있다. 따라서, 실크 피브로인은 생체 적합성이 우수하여 특별한 정제 과정을 거치지 않아도 인체에 대한 거부 반응이 거의 일어나지 않고 분말, 막, 다공질체 및 겔 등 다양한 형태로 성형할 수 있는 특징이 있다.

4-헥실레조르시놀(4-hexylresorcinol, 4-HR)은 이소프레노이드 리피드(isoprenoid lipid)의 일종으로서, 종래에는 장염의 치료 목적으로 올리브유에 타서 복용하거나 최근에는 바다새우의 탈색을 막을 목적으로 첨가하거나 식품과 방부제의 소재로 흔히 사용되어 왔으나, 본 발명에서는 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도 증진을 위해 사용되었다.

본 발명의 인장 강도 및 매듭 강도의 증진을 위해 실크 봉합사에 처리되는 4-헥실레조르시놀의 IUPAC명은 4-헥실벤젠-1,3-디올(4-hexylbenzene-1,3-diol)이며, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이다.

[화학식 1]

상기 4-헥실레조르시놀의 경우 물에 잘 용해되지 않으므로, 친수성인 실크 봉합사에 처리하는 것이 쉽지 않다. 따라서, 실크 봉합사에 4-헥실레조르시놀을 처리하기 위해서는 4-헥실레조르시놀을 용매와 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 실크 봉합사의 제조방법에서 4-헥실레조르시놀은 물, 유기용매 또는 이들의 혼합물과 혼합될 수 있으며, 상기 유기용매는 4-헥실레조르시놀이 용해될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 아세톤, 탄소수 1 내지 6의 저급 알코올, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 용매일 수 있다. 상기 저급 알코올은 탄소수 1 내지 6의 알코올일 수 있다. 예를 들어, 저급 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올, 노말-부탄올, 1-펜탄올, 2-부톡시에탄올 또는 에틸렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 유기용매는 이 외에도 아세트산, DMFO(dimethyl-formamide), DMSO(dimethyl sulfoxide) 등의 극성 용매, 아세토나이트릴, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 플루오로알칸, 펜탄, 2,2,4-트리메틸펜탄, 데칸, 사이클로헥산, 사이클로펜탄, 디이소부틸렌, 1-펜텐, 1-클로로부탄, 1-클로로펜탄, o-자일렌, 디이소프로필 에테르, 2-클로로프로판, 톨루엔, 1-클로로프로판, 클로로벤젠, 벤젠, 디에틸 에테르, 디에틸 설파이드, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 어닐린, 디에틸아민, 에테르, 사염화탄소 및 THF(Tetrahydrofuran) 등의 비극성 용매를 사용할 수도 있다. 한 구체예에서, 혼합액은 4-헥실레조르시놀과 저급 알코올의 혼합액일 수 있으며, 바람직하게는 4-헥실레조르시놀과 에탄올의 혼합물일 수 있다.

상기 제조방법에서 4-헥실레조르시놀은 전체 혼합액 중량 대비 0.01 내지 30 중량%로 포함될 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 20 중량%, 0.1 내지 10 중량%, 1 내지 10 중량%, 1 내지 5 중량%, 1 내지 2 중량%일 수 있다. 본 발명에 따른 실크 봉합사는 상기 혼합액을 실크 봉합사에 처리함으로써 인장 강도 및 매듭 강도의 증진 효과를 나타낼 수 있으며, 상기와 같은 함량 범위에서 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도의 증진 효과를 극대화할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 실크 봉합사를 봉합 시술 시에 적용시키면, 4-헥실레조르시놀의 처리에 의해 염증 또는 이물반응 없이 높은 물리적 강도를 유지시킬 수 있고 생분해 속도를 증가시킬 수 있다. 상기 물리적 성질은 인장 강도 및 매듭 강도를 포함하며, 생리식염수와 같은 체내 환경과 유사한 염분 조건에서의 인장 강도 및 매듭강도도 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실크 봉합사의 인장 강도는 4-헥실레조르시놀이 처리되지 않은 대조군 대비 10 내지 20% 증가된 것일 수 있고, 변형률은 12 내지 16 % 일 수 있으며, 매듭 강도는 4-헥실레조르시놀이 처리되지 않은 대조군 대비 50 내지 100% 증가된 것일 수 있다.

본 발명에 의한 실크 봉합사의 제조방법에서 4-헥실레조르시놀을 처리하는 단계는 침지(dipping), 분무(spraying), 닦아내기(wiping), 브러쉬(brushing) 등의 방법이 가능하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 4-헥실레조르시놀 혼합액에 실크 봉합사를 일정 시간 동안 담가 용액을 실크 봉합사 내로 침투시키는 방법을 포함할 수 있다. 구체적으로, 4-헥실레조르시놀을 실크 봉합사에 침투시키는 단계는, 4-헥실레조르시놀 용액에 준비된 실크 봉합사를 넣고, 침습법을 통해 10 내지 30시간 동안 처리하는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어 침습법 처리시간은 12 내지 27시간 동안 처리하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 4-헥실레조르시놀은 유기용매에 용해시켜 0.5 내지 10 % 용액을 제작하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용액은 1 내지 5 % 농도범위(v/v)에서 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 실크 봉합사는 본 발명이 목적으로 하는 주 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 주 효과에 상승 효과를 줄 수 있는 다른 성분 등을 함유할 수 있다. 예를 들면, 물성 개선을 위하여 향료, 색소, 살균제, 산화 방지제, 방부제, 보습제, 점증제, 무기염류, 유화제 및 합성 고분자 물질 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그 외에도, 수용성 비타민, 유용성 비타민, 고분자 펩티드, 고분자 다당 및 해초 액기스 등의 보조 성분을 더 포함할 수도 있다. 상기 성분들은 제형 또는 사용 목적에 따라서 당업자가 어려움 없이 적의 선정하여 배합할 수 있으며, 그 첨가량은 본 발명의 목적 및 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 성분들의 첨가량은, 4-헥실레조르시놀 혼합액 전체 중량을 기준으로, 0.01 내지 5 중량%, 보다 구체적으로는 0.01 내지 3 중량%의 범위일 수 있다.

본 발명에 따른 실크 봉합사의 제조방법은 매우 간단하며 그 결과도 기존의 실크 봉합사에 비해 양호하므로, 봉합사를 연구하고자 하는 연구자들에게 매우 유용한 결과를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 실크 봉합사를 포함한다.

상기 제조방법으로 제조된 실크 봉합사는 인장 강도 및 매듭 강도가 증진될 뿐만 아니라, 잘 미끄러지지 않기 때문에 봉합 시 3 내지 4회만 묶어주면 매듭이 풀리는 일은 거의 없고, 값이 저렴하며, 피부 봉합 및 장관 봉합, 광범위한 근막 봉합 등 다양한 봉합 시술시 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도 증진을 위한 4-헥실레조르시놀(4-Hexylresorcinol)의 신규 용도를 제공한다. 이에, 본 발명은 4-헥실레조르시놀을 포함하는 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도 증진용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 실크 봉합사는 4-헥실레조르시놀을 처리함으로써 인장 강도, 매듭 강도 및 생분해 속도가 증진되고 항균 활성이 우수한 실크 봉합사를 간단한 방법으로 제조할 수 있다.

도 1은 4-헥실레조르시놀을 처리하지 않은 실크 봉합사와 처리한 실크 봉합사의 SEM 관찰 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실크 봉합사의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 응력-변형률 곡선 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 실크 봉합사의 매듭 강도 실험 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 실크 봉합사의 항균 활성을 나타낸 결과이다.
도 6은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 생분해 속도가 증진되는 것을 초음파 사진으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 생분해 속도가 증진되는 것을 정량적으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 생분해 속도를 기존의 흡수성 봉합사 및 아무 것도 처리하지 않은 실크 봉합사와 동물 실험에서 비교한 결과를 조직학적 사진으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 실크 봉합사의 단백질 분해효소에 따른 분해성을 SEM을 통해 관찰한 결과이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

[ 실시예 ]

실시예 1: 4 - 헥실레조르시놀을 처리한 실크 봉합사 제조

4-0 실크 봉합사(우리메디칼, 경기도, 대한민국)는 상업용 제품을 이용하였다. 4-헥실레조르시놀(4-hexylresorcinol, 4-HR)은 물에 용해되면 산성을 보이기 때문에 염기성 용액에서 보다 많은 비 이온화된 형태로 존재하게 되므로, 많은 양의 4-헥실레조르시놀을 실크 봉합사에 적용하기 위하여 실크 봉합사는 NaOH로 처리하여 준비하였다. NaOH가 처리된 실크 봉합사는 1%의 4-헥실레조르시놀 에탄올 혼합액에 넣고, 4-헥실레조르시놀이 최대한 실크 봉합사 내로 함유되도록 하기 위해 rotating rocking machine에서 12시간 동안 처리하였다. 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사는 건조 오븐에 넣고 60℃에서 4시간 동안 건조시켰다. 건조시킨 실크 봉합사를 에틸렌 옥사이드 가스로 소독한 후 실온(25℃)에서 보관하였다. 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사와 그의 대조구를 SEM으로 관찰한 결과는 도 1에 나타내었다. SEM 관찰은 SU-70 microscope(Hitachi, Japan)을 이용하여 촬영하였다.

도 1에서 보는 바와 같이, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사에서는 불규칙한 모양의 물질들이 미소섬유에 부착되어 있는 것을 확인할 수 있고, 이는 4-헥실레조르시놀이 실크 봉합사의 미소섬유에 부착된 것임을 예측할 수 있다.

비교예 1: 4 - 헥실레조르시놀을 처리한 나일론 봉합사 제조

4-0 바이크릴 봉합사(Ethicon, Somerville, NJ, USA)를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 4-헥실레조르시놀이 처리된 봉합사를 제조하였다.

비교예 2

아무 것도 처리하지 않은 4-0 실크 봉합사(우리메디칼, 경기도, 대한민국)를 준비하였다.

실험예 1: FT-IR 분석

4-헥실레조르시놀을 처리한 실크 봉합사는 전반사 측정기(attenuated total reflection, ATR; MIRacle, PIKE technologies)가 장착된 푸리에 변환 적외 분석기(fourier transform infrared spectrometer, FT-IR; Vertex 80, Bruker Optics, KBSI Daegu)를 통해 FT-IR 스펙트럼을 측정하였다. 진동 흡수 스펙트럼은 DLa TGS detector를 사용하여 4cm^-1의 해상도로 128회 스캔하여 800 내지 4,000cm^-1의 파수범위에서 분석하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에서 보는 바와 같이, 실크 봉합사는 mid IR 영역에서 여러 개의 피크들을 보이고 있다. 3282cm^-1에서의 흡수 피크는 amide A에 의한 것이고, 1624cm^- ¹와 1516cm^-1에서의 흡수 피크는 amide I과 amide II에 의한 것을 나타내고 있다. 또한, Amide III에 의한 피크는 1230cm^-1과 1261cm^-1에서 보여진다. 1230cm^-1에서의 피크는 random coil structure에 의해 나타나는 것이고, 1261cm^-1에서의 피크는 β-sheet의 형성으로 인해 나타나는 것이다. 아울러, 1068cm^-1에서의 피크는 β-sheet의 형성의 C-C stretching vibrations에 의한 것이고, 2800cm^- ¹와 3000cm^-1 사이의 영역에서 관찰되는 여러 개의 흡수 피크는 C-H stretching vibrations에 의한 것이며, 1026cm^-1과 1743cm^-1에서 관찰된 피크는 C=O stretching vibrations에 의한 것을 나타내고 있다.

상기 결과에서 보면, 실크 봉합사에 4-헥실레조르시놀이 처리되었기 때문에 대부분의 amide에서는 피크 변화를 보이지 않는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 2800cm^-1에서 3000cm^-1의 C-H stretching vibrations에 의한 피크(*)는 4-헥실레조르시놀의 탄화수소 사슬에 의해 부가적으로 강화된 것임을 예측할 수 있다. 따라서, 도 2를 통해 4-헥실레조르시놀이 실크 봉합사에 잘 함유되었음을 확인할 수 있다.

실험예 2: 물리적 특성 측정

재료시험기 LRX plus(Lloyd Instruments, Hampshire, UK)를 사용하여 본 발명의 실크 봉합사의 인장 강도, 응력-변형률 곡선 및 영률(Young's modulus)을 측정하였다. 측정은 실크 봉합사가 건조된 상태와 젖은 상태에서 실시하였다. 표본의 크기는 10mm X 40mm로 하였으며, 두께는 80 내지 100μm로 측정하였다. 표점 거리(gauge length)는 20mm이며, 인장 속도(tension speed)는 10mm/min으로 그룹당 5 샘플을 측정하였다(n=5). 젖은 상태는 표본을 증류수에 담구어 측정하였다.

도 3은 응력-변형률 곡선을 나타낸 결과이다.

도 4는 매듭 강도의 실험 결과를 나타낸 것이다.

도 3의 결과에 따르면, 4-헥실레조르시놀을 처리한 4-0 실크 봉합사는 14.98±0.69N의 인장 강도를 나타내고, 4-헥실레조르시놀을 처리하지 않은 4-0 실크 봉합사는 15.34±0.39N의 인장 강도를 나타내고 있다. 또한, 4-헥실레조르시놀이 처리된 4-0 실크 봉합사는 12.56±1.07%의 변형률을 나타내고, 4-헥실레조르시놀을 처리하지 않은 4-0 실크 봉합사는 11.10±0.86%의 변형률을 나타내고 있다. 따라서 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사는 아무 것도 처리하지 않은 실크 봉합사에 비하여 같은 크기에서 높은 변형률과 낮은 인장 강도를 보인 것을 확인할 수 있다.

도 4의 결과에 따르면, 4-헥실레조르시놀을 처리한 4-0 실크 봉합사의 매듭 강도는 6.91±2.01N으로 나타났으며, 아무 것도 처리하지 않은 4-0 실크 봉합사의 매듭 강도는 1.60±0.98N으로 나타난 것을 확인할 수 있다. 또한, 4-헥실레조르시놀을 처리한 실크 봉합사는 바이크릴 봉합사와 비교하여 유의할 정도의 높은 매듭 강도를 보이고 있음을 확인할 수 있다(p<0.05).

실험예 3: 항균 활성 확인

Staphylococcus aureus(스타필로코커스 아우레우스, 기탁번호 ATCC 225932)와 Escherichia coli(대장균, 기탁번호 ATCC 53323)를 37℃의 NB 배지(BD bioscience, San jose, CA, USA) 안에서 배양하였다. 배양된 세균은 37℃의 TSB 배지 (BD bioscience, San jose, CA, USA)안에서 항균 활성 확인 실험 전날까지 배양되었다.

상기 배양된 세균은 McFarland standard에 따라 세균의 농도를 맞춘 후, 세균 현탁액이 Muller-Hinton agar배지에 지방산을 함유하지 않은 면봉으로 도포하였다. 표본 디스크는 아가 배지에 도포하였다. 양성 대조군으로 ampicillin 디스크 30 ug가 사용되었다. 음성 대조군으로 에탄올만을 처리하였다. Agar 배지는 37℃에서 12시간 동안 배양되었다. 4-헥실레조르시놀을 처리한 실험군은 각각 3%의 4-헥실레조르시놀 혼합액과 30%의 4-헥실레조르시놀 혼합액을 처리하였다. 세균이 없는 clear zone을 4-헥실레조르시놀을 처리한 실험군과 대조군 모두 자를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 디스크는 AM으로 표시된 ampicillin 처리된 디스크를 중심으로, 시계방향으로 에탄올만을 처리한 음성 대조군의 디스크, 각각 3%의 4-헥실레조르시놀 혼합액과 30%의 4-헥실레조르시놀 혼합액을 처리한 디스크 순으로 배치되어 있다.

도 5에서 보는 바와 같이, 그람 양성 세균인 스타필로코커스 아우레우스, 그람 음성 세균인 대장균에 대하여 4-헥실레조르시놀의 처리에 따른 항균 활성을 측정하였다. 에탄올 처리만을 한 음성 대조군에서는 항균 활성이 관찰되지 않으며, ampicillin 처리를 한 양성 대조군에서는 강한 항균 활성이 관찰되었다. 4-헥실레조르시놀을 처리한 디스크에서 clear zone은 스타필로코커스 아우레우스가 대장균에서 보다 더 넓게 나타났으며, 3%의 4-헥실레조르시놀을 처리한 디스크보다 30%의 4-헥실레조르시놀을 처리한 디스크에서 더 넓은 clear zone이 관찰되었다.

실험예 4: 생분해 증진 확인

양성 대조군으로 흡수성 봉합사인 4-0의 바이크릴 봉합사에 4-헥실레조르시놀을 처리하여 준비하였고(비교예 1), 음성 대조군으로 아무런 처리도 되지 않은 비흡수성 봉합사인 4-0의 실크 봉합사(비교예 2)를 준비하였다. 준비된 봉합사를 각각 0.4 g씩 백서의 피하조직에 이식하고, 수술 후 1주부터 2주에 한번씩 초음파 촬영을 하여 잔존 이식재의 양을 분석하였다. 초음파 분석은 수술 후 11주까지 진행하고 12주에 실험동물을 희생시켜서 잔존 이식재의 양을 비교 분석하였다. 그 결과를 도 6 내지 8에 나타내었다.

도 6은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 생분해 속도가 증진되는 것을 초음파 사진으로 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 생분해 속도가 증진되는 것을 정량적으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 실크 봉합사의 생분해 속도를 기존의 흡수성 봉합사 및 아무 것도 처리하지 않은 실크 봉합사와 동물 실험에서 비교한 결과를 조직학적 사진으로 나타낸 것이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 초음파 사진에서 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사는 수술 후 11주에서 양성 대조군으로 사용된 흡수성 봉합사인 4-0의 바이크릴 봉합사와 유사한 정도의 생분해 정도를 보여주었다.

도 7은 초음파 사진을 기준으로 잔존 봉합사의 양을 정량적으로 평가한 결과이다. 봉합사의 이식 후 11주가 경과된 동물에서 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사와 4-0의 바이크릴 봉합사는 아무 것도 처리하지 않은 실크 봉합사에 비하여 통계적으로 유의할 정도로 적게 잔존하고 있음을 보여주고 있다(*P<0.05).

도 8의 결과에 따르면, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사는 거의 대부분 흡수되고 일부 잔존물만 관찰되는 상태인 것에 비하여, 흡수성 봉합사인 4-0의 바이크릴 봉합사는 일부 섬유화된 피막 내에 잔존 봉합사가 관찰되었고, 아무 것도 처리하지 않은 실크 봉합사의 경우 대부분이 흡수되지 않고 남아 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실크 봉합사는 생체 내에서 생분해 속도가 증진되는 것을 확인할 수 있다.

실험예 5. 염분 처리 후 물리적 특성 측정

의료용 봉합사는 상처를 치료하기 위해서는 특정 기간 동안은 강도를 유지해야 한다. 따라서, saline의 처리에 따른 인장 강도, 변형률 및 매듭 강도를 바이크릴 봉합사(vicryl), 실크 봉합사(silk), 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사(4-HR silk)에서 각각 확인하였다. 각각의 실험군에서 saline의 처리는 37℃에서 14일동안 침지하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	바이크릴 봉합사(vicryl)		실크 봉합사(silk)		4-헥실레조르시놀 실크 봉합사(4-HR silk)
	처리 전	처리 후	처리 전	처리 후	처리 전	처리 후
인장강도 (MPa)	817.17±20.87	576.82±22.56	338.85±13.82	407.26±5.23	314.79±11.17	383.10±24.85
변형률(%)	29.90±1.69	24.12±1.18	13.82±2.25	20.79±0.41	21.33±1.24	24.04±1.91
매듭강도 (N)	2.20±0.59	5.86±2.11	4.06±1.32	5.44±1.58	6.85±0.43	6.43±0.96

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 바이크릴 봉합사의 경우 saline의 처리 후에 인장강도와 변형률이 약 20% 감소되는 것을 확인할 수 있었고, 실크 봉합사 및 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사의 경우 saline의 처리 후에 인장강도와 변형률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 매듭강도의 경우 바이크릴 봉합사와 실크 봉합사 실험군에서 증가되었고, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사의 경우 다소 감소하는 경향을 보였다.

상기와 같은 결과를 통해, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사와 실크 봉합사는 saline 처리 14일 후에도 바이크릴 봉합사와 비교하여 물리적 강도가 유지되었다. 이는 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사가 의료용 흡수 봉합사로 사용되어도 2주 이내에는 물리적 강도를 유지할 수 있다는 것을 의미하므로, 상처 치료에 적합하다. 뿐만 아니라, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사는 다른 두 실험군과 비교하여도 높은 매듭강도를 나타내고 있다. 비록 바이크릴 봉합사의 경우 saline 처리 14일 후에 매듭강도가 증가한 결과를 나타내고 있지만, 이는 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사의 매듭강도보다 낮은 값을 갖는다.

실험예 6. 단백질 분해 효소에 따른 분해성 확인

단백질 분해 효소에 따른 봉합사의 분해 정도를 알아보기 위해 MMP2, MMP3 및 MMP9를 처리한 후 SEM을 통해 관찰한 결과를 도 9에 나타내었고, 단백질 분해 효소에 따른 인장강도 및 변형률의 결과를 표 2에 나타내었다. 구체적인 실험 방법은 [Brown J, Lu CL, Coburn J, Kaplan DL. Impact of silk biomaterial structure on proteolysis. Acta Biomaterialia 11: 212-21, 2015]를 따라 수행하였다.

	MMP2		MMP3		MMP9
	Silk	Silk+4HR	Silk	Silk+4HR	Silk	Silk+4HR
인장강도(MPa)	192.02 ± 37.05	111.70 ± 22.24	196.84 ± 27.60	159.69 ± 12.59	212.68 ± 32.70	159.08 ± 31.96
변형률(%)	16.03 ± 6.38	14.14 ± 4.13	13.66 ± 3.14	13.03 ± 2.15	12.69 ± 2.99	11.34 ± 3.86

도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 실크 봉합사는 MMP2, MMP3 및 MMP9에 의해 분해되는 것을 알 수 있었다. 또한, 실크 봉합사와 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사 모두 세가지 단백질 분해효소에 의해 가수분해되는 것을 알 수 있었다. MMP2 및 MMP3를 처리한 실험군에서는 단백질이 가수분해된 것을 명확하게 확인할 수 있었으나, MMP9를 처리한 실험군에서는 다소 관찰하기 어려웠다. 또한, 실크 봉합사와 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사를 비교해보면, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사의 경우 더 많은 단백질 가수분해가 일어나는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과를 통해, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사는 MMPs와 같은 단백질 분해효소에 잘 견딜 뿐만 아니라 단백질 분해효소를 활성화시키고 실크 봉합사의 생분해성을 증진시킬 수 있을 것으로 보인다. 또한, 표 2에서 보는 바와 같이, 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사의 변형률은 4-HR을 처리하지 않은 실험군과 비교하여 훨씬 더 많이 감소하는 것을 알 수 있었다.

Claims

4-헥실레조르시놀과 물, 유기용매 또는 이들의 혼합물의 혼합액을 실크 봉합사에 처리하는 단계를 포함하는, 인장 강도 및 매듭 강도가 증진된 실크 봉합사의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 유기용매는 아세톤, 탄소수 1 내지 6의 저급 알코올, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 실크 봉합사의 제조방법.
제1항에 있어서,
4-헥실레조르시놀은 전체 혼합액 중량 대비 0.01 내지 30 중량%로 포함하는 봉합사의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 실크 봉합사의 인장 강도는 4-헥실레조르시놀이 처리되지 않은 대조군에 비하여 10 내지 20 % 증가된 봉합사의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 4-헥실레조르시놀이 처리된 실크 봉합사의 변형률은 12 내지 16%인 봉합사의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 실크 봉합사의 매듭 강도는 4-헥실레조르시놀이 처리되지 않은 대조군에 비하여 50 내지 100 % 증가된 봉합사의 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 실크 봉합사.
4-헥실레조르시놀을 포함하는 실크 봉합사의 인장 강도 및 매듭 강도 증진 용 조성물.