KR20170085782A - 아텔로 콜라겐을 포함하는 주름 제거용 실 - Google Patents

Abstract

본 발명의 주름 제거용 실은 아텔로 콜라겐을 포함하는 것을 특징으로 한다. 아텔로 콜라겐으로 실을 제조하거나 기존의 피부 시술용 실이나 생분해성 실의 표면에 플라즈마 처리한 다음 아텔로 콜라겐을 코팅하는 것을 특징으로 한다.

Description

아텔로 콜라겐을 포함하는 주름 제거용 실{Atelocollagen Containing Thread for Wrinkle Removing}

본 발명은 주름 제거용 실에 관한 것으로, 주름 제거용 실에 플라즈마 처리를 통해 표면개질하고 아텔로 콜라겐을 도입함으로써 실의 멸균효과 향상과 실의 삽입에 유리한 환경적 조건을 제공함으로써 필요 이상의 과도한 염증반응 및 손상 등의 문제를 해결하고자 한다.

피부층은 크게 표피와 진피로 나뉘어져 있으며 외부 환경으로부터 신체를 보호하는 역할 및 단열, 체온조절, 감각기능 등을 기능 하는 주요 조직이다. 일반적으로 사람이 노화 현상을 겪게 되면 피부 재생이 젊었을 때 보다 훨씬 떨어지는 것은 물론, 노화 현상이 가중되면서 피부 탄력이 떨어져 중력에 의해 안면의 특정 부위, 인상을 쓰거나 표정을 지을 때 생기는 깊은 표정주름 내지 안면 전반에 걸쳐 잔주름이 발생하고 쳐지게 된다.

특히 젊게 보이고자 하는 욕구와 함께 얼굴과 같은 외향에 민감한 현대 인간의 기본적인 본능에 따라, 안면에 발생한 주름이 나이가 먹게 되어도 가급적 없어지기를 희망하는 성향이 현대인에게 강한 희망으로 자리하고 있다.

그리고 얼굴에 주름이 많은 사람은 전체적인 인상이 좋지 않게 보이고 실제의 나이 보다 더 들어 보이기 때문에 원활한 사회생활 지장을 초래할 수도 있다. 따라서 탄력 있고 생기 있는 피부 미용을 목적으로 하는 얼굴 주름 제거 시술의 다양한 기술과 방식이 연구되고 있다.

이처럼, 한번 발생된 주름은 화장품으로는 제거하기가 쉽지 않으므로 얼굴의 주름을 제거하기 위하여 여러 종류의 안면 주름 제거 시술이 시행되고 있는데, 보톡스 등과 같이 약물을 피부에 주입하여 처진 부분을 보다 탄력 있게 만드는 시술과, 성형외과적인 시술로 주름을 당겨서 팽팽하게 만드는 시술이 있다. 이 중, 보톡스와 같이 약물을 주입하는 경우에는 일정 시간이 지나게 되면 효능이 저하되기 때문에 지속적으로 약물을 투여해야 하고 얼굴 근육이 경직되어 표정이 부자연스러워지는 단점이 있다.

성형외과적인 시술 중에서, 인체 속에서 녹아서 몸에 흡수가 되는 실, 일명 '흡수사(absorbable suture material)'를 얼굴 피부에 이식하는 시술법과 기구가 알려져 있다. 이 흡수사를 주름살 부분에 이식하면 보통 수십 일 이후 녹아 몸에 흡수된다. 이와 같이 흡수사가 인체에 삽입되면, 녹기 전 몸 속에 있는 상태에서 세포 형태신호변환(mechanotransduction) 효과가 나타난다. 이는 물리적인 자극이 인체 세포를 자극하면 세포가 여러 가지 반응을 하여 조직구성을 바꾸게 되는 것을 의미하는데 이물반응, 무균염증을 일으켜 자가 치료를 유도함과 동시에 콜라겐의 생성이 증가되고 혈액의 흐름이 활성화 되어 피부탄력이 개선되는 리프팅 효과가 나타난다고 알려져 있다. 도 1은 이러한 시술 사례를 나타내는 사진이며, 이러한 도구들은 한국특허공개 10-2014-0099698 호 등에 게시되어 있다. 또, 이러한 실에 약물을 코팅하여 다른 부가적인 효과를 얻고자 하는 기술이 한국 특허공개 10-2012-0117609 호 등에 게시되어 있다.

한편, 고분자의 표면개질은 생물학적으로 유리한 환경을 제공하는 방법으로 사용되었다. 표면개질 방법으로는 화학적, 레이저, 이온 빔 조사, 플라즈마 등을 들 수 있다.

이러한 방법들 중에서도, 표면 상에 남아 있더라도 세포에 전혀 해를 줄 수 있는 유독성 용매를 사용하지 않는 플라즈마 처리는 멸균 효과와 더불어, 친수성, 염색성, 접착성 등을 개선하는 우수한 가능성을 보여왔다.

천연 고분자를 이용한 구조체 제조에서 큰 장애는 천연 고분자의 극친수성 성질과 기계적 강도가 약하다는 것이다. 수용성 천연 고분자의 친수성과 낮은 점도 때문에 상온에서 원하는 크기와 모양의 천연 고분자 가닥을 압출하는 것은 불가능하고, 천연 고분자의 가닥이 가질 수 있는 기계적 강도가 매우 낮기 때문에 시술용 실로 제작하기가 거의 불가능하다.

한국특허공개 10-2014-0099698 호 한국 특허공개 10-2012-0117609 호

본 발명은 상기한 바와 같은 진피층과 피하 지방층 간에 삽입하는 것에 의해 피하 조직을 자극하여 콜라겐과 엘라스틴의 생산을 증가하여 피부재생을 촉진시키고 과도한 염증반응으로 인한 부작용을 최소한으로 줄이는 피부삽입용 생분해성 시술 실을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 콜라겐, 알지네이트, HA 등과 같은 수용성 재료 및 다양한 재료를 이용하여 효과적인 생분해성 시술 실을 제작하려는 것을 목적으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 변성에 취약한 재료에 유용하게 적용할 수 있는 낮은 전력과 낮은 온도의 작업 환경 속에서도 적용이 가능한 플라즈마 처리를 통하여 생분해성 시술 실의 표면개질 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 주름 제거용 실은 플라즈마 처리를 통하여 표면을 개질하고 아텔로 콜라겐을 포함하는 것을 특징으로 한다. 아텔로 콜라겐으로 실을 제조하거나 기존의 피부 시술용 실이나 생분해성 실의 표면에 플라즈마 처리를 통하여 표면을 개질하고 아텔로 콜라겐을 균일하게 코팅하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 플라즈마 처리를 통해 주름 제거용 실의 표면이 손상되거나 변질되지 않고 효과적으로 표면개질할 수 있다. 또한 본 발명의 아텔로 콜라겐을 포함하는 주름 제거용 실 또는 아텔로 콜라겐으로 코팅된 주름 제거용 실은 진피층과 피하지방층 간에 삽입하게 되면 어린 세포를 부착하여 피부재생을 촉진시키고, 피부 주름 개선을 증대시키는 효과를 나타내게 된다.

도 1은 주름 제거용 실의 시술 상태의 사진
도 2는 주름 제거용 실의 시술 도구의 사진
도 3은 일반적인 시판 주름 제거용 실로 시술한 경우 12주 경과 후의 세포 사진
도 4는 본 발명의 주름 제거용 실로 시술한 경우 12주 경과 후의 세포 사진
도 5은 극저온 시스템을 이용하여 제작한 콜라겐 주름 제거용 실
도 6는 극저온 시스템과 바이오 프린터를 이용한 실 제작 공정을 개략적으로 도식화한 도면

본 발명의 주름 제거용 실을 제조하는 방법은 아텔로 콜라겐을 포함하는 실을 만들거나 기존의 실에 플라즈마 표면처리한 다음 아텔로 콜라겐을 코팅하는 방법으로 주름 제거용 실의 성능을 개선시키는 것이다.

아텔로 콜라겐을 포함하는 실은 아텔로 콜라겐을 제조한 다음, 방사하여 실을 제조한다. 이때, 아텔로 콜라겐, 히알루론산, 키토산, 알지네이트, 실크 등의 천연 고분자 그룹에서 선택된 1종 이상의 다른 생분해성 성분을 혼합할 수 있다. 방사는 전기방사가 바람직하다.

도 5 및 도 6에 게시된 플로팅 방식으로 제작할 수 있다. 극저온 플레이트에 솔루션타입이나 겔타입 고분자를 압출하여, 단일 strut을 만들어 낼 수 있다.

아텔로 콜라겐 실을 제조하는 장치는 플로터에 재료를 내장하는 스틸 배럴과, 스틸 배럴을 일정한 간격으로 이송시키는 이송 시스템, 스틸 배럴과 연결되어 아텔로 콜라겐이 노즐을 통해 배출되도록 내부를 가압하는 압축기로 구성된다.

또, 또한, 본 발명은 아텔로 콜라겐 가닥을 가교시키는 공정이 부가되는 것을 특징으로 하는 생분해성 시술용 실을 제조하는 방법을 제공한다. 아텔로 콜라겐 실을 만든 다음 EDC나 GA를 통해서 화학적으로 결합구조를 단단하게 하여 강도를 향상시킨다.

또, 최근 새로 개발되고 있는 히알루론산 소재의 실이나 기존의 PDO(polydioxanone)나 PLA(poly lactic acid), PLGA(poly(lactic- co -glycolic acid)), PCL(polycaprolactone) 등의 합성 폴리머 성분의 흡수 사 표면에 플라즈마로 처리하여 표면을 개질한 다음, 아텔로 콜라겐을 코팅하여 사용할 수도 있다.

플라즈마 처리의 효과는 다음과 같다. 먼저 PDO/PCL/PLLA 등.. 실 제작에 사용되는 합성고분자의 친수성을 향상시켜 아텔로 콜라겐의 코팅률을 향상 시켜준다. 또, 나노 사이즈의 패턴이 형성되는 효과가 있다. 즉, 플라즈마는 전기적 중성을 유지하려는 강한 경향이 있기 때문에 플라즈마 속에서 전하의 불균일이 생기면 중성을 되찾으려는 운동이 일어나는데, 전자들의 가속도 값이 크기 때문에 중성 위치를 계속해서 지나치는 불균일이 반복된다. 이러한 반복 진동으로 인해 표면에 나노 사이즈의 패턴이 생기게 된다. 또한 멸균 효과가 있다. 최근에는 저온 플라즈마 멸균 시스템이 대중화되고 있을 정도로 멸균성이 입증된 상태이고, 천연고분자 코팅 전 단계에서 멸균을 해줌으로써 클린한 제품을 생산할 수 있다.

본 발명의 플라즈마 처리 방법은 다음과 같다.

본 발명의 플라즈마 장비는 제너레이터 주파수 30~100kHz인 플라즈마 장비 본체, 플라즈마 이온을 발생시키는 챔버, 챔버 내부로 산소, 질소, 아르곤 등을 공급해줄 수 있는 탱크, 기체 유입량을 조절해주는 유량조절기로 구성되어 있다.

제조된 실에 표면을 개질하기 위해 기체 유입은 10~350sccm의 공급 속도(flow rate)로 챔버에 공급하여 주었고, 챔버와 플레이트의 불순물의 제거를 위해, 10~20분 동안 구동하여 세정하였다.

플라즈마의 처리시간이 길어지면 온도의 상승과 압력에 의해 제조된 실의 형상이 무너질 수 있기 때문에 실의 형상을 유지하면서 플라즈마 처리 할 수 있도록, 챔버와 실의 간격은 충분히 두고 플라즈마 노출 시간은 10분 이내로 설정하였다.

코팅은 원통형 보빈이나 드럼, 예를 들어 구멍이 있는 원통형 보빈을 사용하거나 막대 형태나 구멍이 있는 드럼을 이용하여 흡수 사를 감은 후 코팅액 중에 침지하고, 상온에서 건조시키거나 필요한 경우 히터를 이용해 건조시켜 제조한다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1: 아텔로 콜라겐의 제조

재료준비

식용 신선동결 돼지 피부 (edible fresh frozen porcineskin)을 수도수로 수회 세척하여 협잡물(debris)을 제거하고 1%~5% 과초산 용액에 10분~30분 침적시켜 바이오버든 (bioburden)을 돼지피부표면적 1cm^2당 5 균집략( colony forming units : CFUs)이하로 줄였다. 과초산액이 1%~5% 함유하는 0.1M ~ 1.0M 초산에 돼지피부를 일야 침적시켜 팽윤시키고 박피기 (SKINNER)등을 이용하여 지방조직층은 제거하고 3mm~5mm두께로 진피층만을 회수하였다.

회수한 진피층을 세절하여 진피편( 가로x 세로 = 2 x 2cm)을 만들고 이 진피편을 사용 직전까지 냉동(영하 20도 ~ 80도)보존하다가 사용 당일 민서기 ( mincer)로 마쇄하여 진피편 마쇄물을 만들었다.

산 가용성 콜라겐 추출

진피편 마쇄물 10Kg당 과초산을 1%~5% 함유하는 0.1M ~ 1.0M초산을 100L의 비율로 가하여 저온에서 하룻밤 교반하여 산 가용산 콜라겐(acid-soluble collagen)은 원심분리 또는 백 필터에 여과보조제(규조토)를 가하고 흡인여과 방법 등으로 회수하고 펠렛은 단백 분해효소-초산 가용성 아텔로콜라겐의 추출원료로 사용한다.

산 가용성 콜라겐용액에 에어로실( aerosil )을 1%~5%농도로 가하고 1시간~3시간 저온에서 교반한 후 백 필터에 여과 보조제(규조토)를 가하고 흡인여과 방법 등으로 회수하여 산 가용성 콜라겐 조 추출액을 얻었다.

단백 분해효소-초산 가용성 아텔로 콜라겐 추출

산 가용성 조 추출액을 회수하고 남은 펠렛 10kg당 과초산을 1%~5% 함유하는 0.1M~1.0M초산 100L의 비율로 가하여 현탁액을 만들고 이 현탁액 100L당 알칼라제+카탈라제 혼합용액을 500mL~1000mL의 비율로 가하거나 또는 펩신 분말을 10L의 비율로 가하고 저온에서 (2~10도) 저속 교반하면서 아텔로콜라겐을 추출한다. 추출시간은 8시간~12시간으로 하였다.

추출 종료 후 벤토나이트를 현탁액 100L당 1kg ~ 5kg의 비율로 가하고 30분간 교반후, 흡인여과 또는 고속 배취형 원심분리 또는 연속 원심분리하여 여액 또는 상등액을 회수하여, 단백분해효소-초산 가용성 아텔로콜라겐용액을 회수하였다.

단백분해효소-초산 가용성 아텔로 콜라겐의 부분정제

단백분해효소-초산 가용성 아텔로 콜라겐용액에 30%~40% 염화나트륨 용액을 가하여 염화나트륨의 최종농도가 3%~4% 되게 하였다. 여기에 규조토를 단백분해효소-초산 가용성 아텔로콜라겐 용액 100L당 2kg의 비율로 가하고 흡인 여과 또는 고속 배취형 원심분리 또는 연속 원심분리 여액은 버리고 펠렛을 회수한다. 이 펠렛에 0.1~0.2M 초산을 가하여 1시간~2시간 저온 교반하여 규조토에 흡착된 아텔로콜라겐을 회수하여 부분정제 아텔로콜라겐 용액을 얻었다.

부분정제 아텔로콜라겐용액으로부터 비변성 콜라겐의 분획

유리 컬럼(예, 내경 x 길이 : 3cm x 100cm)에 덱스트란 폴리머 비드 (예, Sephadex G- 100)를 충전하고, 10mM 인산염 완충액, pH 7.0으로 컬럼 베드 볼륨의 3배 이상의 양으로 평형화시킨후 컬럼 베드 볼륨의 5~10% 해당량의 부분정제 아텔로콜라겐 용액을 주입하고 10mM 인산염 완충액으로 전개시켜, 분자량 300,000 달톤, 200,000달톤,및 100,000달톤의 아텔로콜라겐을 분획하였다.

실시 예 2: 아텔로 콜라겐 실의 제조

실시예 1에서 얻은 분자량 200,000달톤의 아텔로 콜라겐 분획을 초산에 용해하여 용액으로 만든 다음 스틸 배럴에 충진하고, 50~100νm 노즐을 결합하여 토출하였다. 본 발명의 아텔로 콜라겐 가닥이 올려지는 스테이지의 표면 온도는 -40 ℃로 유지하고 그 위에 상기 재료를 노즐로 분출하여 아텔로 콜라겐으로 이루어진 실을 제조하였다. 도 5에 사진을 게시하였다.

실시예 3: 아텔로 콜라겐 코팅 히알루론산 실의 제조

스트렙토코커스 주에피데미커스(Streptococcus zooepidemicus)에서 추출한 히알루론산을 0.5N의 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 12중량% 농도로 용해되도록 방사용액을 준비하였다. 이때, 히알루론산은 무게평균분자량 156,000 달턴(Da)이고, 용해성을 높이기 위하여, 말단기가 Na로 치환된 형태를 사용하였다. 상기 방사용액을 금속실린지에 충진하고, 전기방사 장치를 이용하여 방사구 선단부에서 집적판까지의 거리는 12 cm로 고정하고, 분사되는 용액에 48 kV(4 kV/cm)의 고전압을 설정한 후, 1.2㎖/h의 토출량으로 밀어주면서 전기 방사하여 섬유 형태로 제조하고 합사하여 히알루론산으로 이루어진 실을 제조하였다. 플라즈마 처리를 실시한 다음, 구멍이 있는 원통형 보빈에 제조된 실을 감은 후, 실시예 1에서 얻은 분자량 200,000달톤의 아텔로 콜라겐 분획을 초산에 용해한 용액 중에 침지하고, 상온에서 건조시켜 실을 제조하였다.

실시예 4: 아텔로 콜라겐 코팅 PDO 실의 제조

실시예 2의 히알루론산 실 대신 PDO(polydioxanone)를 주 재료로 하는 시판되는 피부 시술용 실에 플라즈마 처리를 실시한 다음, 구멍이 있는 원통형 보빈에 제조된 실을 감은 후, 실시예 1에서 얻은 분자량 200,000달톤의 아텔로 콜라겐 분획을 초산에 용해한 용액 중에 침지하고, 상온에서 건조시켜 실을 제조하였다.

시험 예

시판되는 PLGA로 제조된 실과 실시 예 2에 의해 제조된 실을 각각 사용하여 도 2와 같이 도구를 제작하여 시술하고 12주 경과 후 세포 사진을 각각 촬영하였다. 결과를 각각 도 3 및 4에 게시하였다. 실시 예 3과 실시 예 4의 경우도 실시 예 2와 유사한 효과를 나타내었다.

본 발명의 실을 사용하여 시술한 경우 피부 재생 효과가 훨씬 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

1. 아텔로 콜라겐을 포함하는 주름 제거용 실.
2. 제1항에 있어서, 상기 주름 제거용 실은 아텔로 콜라겐이 코팅된 실인 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실.
3. 제4항에 있어서, 상기 주름 제거용 실은 히알루론산, PPO(polydioxanone), PCL(polycaprolactone), PLA(poly lactic acid) 및 PLGA( poly(lactic-co-glycolic acid))로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실.
4. 아텔로 콜라겐 용액을 전기 방사 또는 압출하여 -40 이하의 극저온에서, 고화시키는 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 아텔로콜라겐 용액은 히알루론산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 실 제조 후 가교시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실의 제조방법.
7. 생분해성 실의 표면에 플라즈마 처리를 행한 다음, 아텔로 콜라겐을 코팅하는 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 생분해성 실은 히알루론산, PPO(polydioxanone), PCL(polycaprolactone), PLA(poly lactic acid) 및 PLGA( poly(lactic-co-glycolic acid))로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 주름 제거용 실의 제조방법.
   

Images