KR20170137411A

KR20170137411A - 바이오매스를 이용한 생분해성 고분자 흡수체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20170137411A
Application number: KR1020160069534A
Authority: KR
Inventors: 박진성; 윤석일
Original assignee: 주식회사 에이디에스티
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-13

Abstract

본 발명은 바이오매스를 이용한 생분해성 고분자 흡수체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 바이오 고분자 중 해파리 고분자를 기반으로 한 고분자 흡수체에 관한 것으로, 생분해가 가능하여 환경 친화적이며, 유해 해양생물인 해파리의 효율적인 후처리가 가능하고 높은 흡수율이 필요한 위생용품, 의약용품 및 건축자재 등으로 다양하게 사용될 수 있는 바이오매스를 이용한 생분해성 고분자 흡수체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

바이오매스를 이용한 생분해성 고분자 흡수체 및 이의 제조방법{Biodegradable Superabsorbent Polymer made from Biomass And Method of Producing the same}

해파리 단백질은 콜라겐과 뮤신이 주요 성분으로 결합된 신소재 고분자로서, 인체의 세포외 기질(ECM)과 유사한 성분과 구조를 가지고 있다.

뮤신과 콜라겐이 결합된 해파리 고분자는 지금까지 개발된 스캐폴드용 다른 생분해성 고분자에 비하여 자연 상태로 가장 세포외 기질(ECM)과 유사한 성분과 구조를 갖고 있어 바이오/인공장기 제조 스캐폴드에 매우 적합한 고분자이다. 주로 가축동물들로부터 추출한 콜라겐은 화장품, 의약품 등을 구성하는 기초물질로 이용되며, 생체분해성과 생체적합성의 특성으로 수술용 봉합사나 약물전달 체계용 소재, 임플란트 물질, 인공피부 등 다양한 생체재료로 응용 되고 있으나, 고분자 흡수체(Superabsorbent polymer, SAP) 분야에서의 개발은 미흡한 실정이다.

고분자 흡수체는 고분자 사슬이 3차원의 망상구조를 이루고 이 구조내부에 다량의 액체를 흡수하고 팽창하여 하이드로겔을 형성하고 일정 압력하에 흡수된 액체를 보유할 수 있는 가교 결합된 중합체를 말한다.

대표적인 합성 고분자 흡수체의 종류에는 가교된 하이드로알킬(메타) 아크릴산, N-비닐피롤리돈, 에틸옥사이드, 아크릴아미드, (메타)아크릴산, 폴리(비닐알콜)이며, 가교된 폴리(아크릴산)(PAA)가 시장의 대부분을 차지하고 있다. 석유기반 고분자 흡수체(SAP)는 생분해가 불가능 하므로 사용 후 폐기 시 반드시 매립 또는 소각이 필요하다. 현재 환경오염의 심화와 석유고갈이라는 전 세계적 공통문제로 인하여 기존의 석유기반 고분자를 생분해가 가능한 친환경 고분자로 대체해야 하는 필요성은 점점 크게 대두되고 있다.

또한, 생분해성 고기능 고분자 흡수체(SAP)의 원재료인 해파리는 지구온난화와 수온상승 등의 원인으로 대량 발생하여 전 세계에서 사회, 경제적으로 큰 문제를 발생시키는 유해 해양 생물로 지정되어 있다. 현재 수거된 해파리는 별다른 후처리 없이 수거 후 폐기하기에 폐기물이 아닌 자원으로서의 해파리 활용 방안이 필요하다.

이와 관련하여, 유해 해양생물인 해파리는 효율적인 후처리 및 높은 흡수율로 인하여 위생용품으로 사용될 수 있다. 위생용품에는 여성용, 영유아용 및 성인용 기저귀 등이 있으며, 그 중 대부분은 석유화학기반의 인체에 유해한 고분자 흡수체(SAP)을 사용하고 있다. 하지만, 위생용품은 사용 후 폐기 시 매립 또는 소각과정에서 여러 가지 심각한 환경, 경제적 문제를 야기하며, 이를 해결하기 위해 자연 친화형 프리미엄급 위생용품 개발이 국/내외적으로 매우 활발히 이루어져 왔으나 제품의 성능이 기존 화학 제품과 비교했을 때 보수능 및 가압 흡수성이 매우 낮다. 또한 현재 세계적으로 시장지배 기술은 없으며, 인체 무해한 생분해 친환경소재 고분자 흡수체(SAP) 기술이 전무한 실정이다.

상기 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은, 생분해성으로 환경오염이 없으면서도, 흡수율이 높은 생분해성 고기능 고분자 흡수체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 인체에 무해하고 경제적이며 생분해임과 동시에 흡수율이 높은 생분해성 고흡수능 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기존에 폐기되는 해파리를 사용하여 흡수율이 높은 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 일면에 있어서, 해파리 고분자를 주성분으로 한 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체를 제공함을 목적으로 한다.

상기 해파리 고분자는 해파리를 탈염 또는 건조 분말화한 것을 이용한다.

상기 생분해성 고분자 흡수체는 기능성 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 해파리 고분자는 친수성기가 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다른 일면에 있어서, 상기 생분해성 고분자 흡수체를 이용하여 생분해성 고흡수능 제품을 제공함을 목적으로 한다.

상기 생분해성 고흡수능 제품은 위생용품, 화장품, 의약제품 또는 생체재료가 될 수 있다.

본 발명은 또 다른 일면에 있어서,

해파리 고분자를 수가용성 물질로 전환시키는 제1단계;

상기 수가용성 물질로 전환된 해파리 고분자를 가교 결합시켜 하이드로겔로 제조하는 제2단계; 및

상기 하이드로겔을 건조하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 제1단계 전에 염분을 제거하는 염분 제거 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1단계는 해파리 고분자에 친수성기를 도입시키는 단계이다.

상기 친수성기를 도입시키는 단계는 해파리 고분자에 EDTAD(Ethylenediaminetetraacetic Dianhydride)를 첨가한 후 아실레이션(Acylation)하여 해파리 혼합물을 제조하는 단계; 및

상기 해파리 혼합물에 글루타알데히드(Glutaraldehyde)를 첨가하는 단계 또는 Polysaccharide계 바이오 고분자를 첨가하는 단계로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

상기 제1단계 및 제2단계 사이에 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계를 더 포함한다.

상기 해파리 고분자를 가교시키는 방법은 EDTAD(Ethylenediaminetetraacetic Dianhydride)를 첨가하여 gel을 제조하는 방법, 음이온 전하를 띤 바이오 고분자들간의 다가의 금속양이온을 이용한 물리적인 가교 방법, 글루타알데히드(Glutaraldehyde)에 의한 NH2기들 사이의 가교 방법, 글루타알데히드(Glutaraldehyde)에 의한 OH기들 사이의 가교 방법, Carbodimide에 의한 COOH와 NH2기 사이의 가교 방법, 트랜스글루타미나아제(Transglutaminase) 효소에 의한 NH2기 사이의 가교 방법, Genipin에 의한 NH₂기들 사이의 가교 방법, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트에 의한 NH₂기 사이의 가교 방법, 폴리에틸렌 글리콜디아민에 의한 COO-기 사이의 가교 방법 및 NaIO₄에 의한 폴리카보네이트 산화반응을 통하여 생성된 알데히드기를 Adipic dihydrazide에 의하여 가교 방법 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 제2단계 전에 기능성 첨가제로서 충전제, 가소제, 복합체 형성용 재료, 착색제, 콜라겐, 아가로오스, 셀룰로오스, 젤라틴, 글리세롤, 히아루론산, PVA(Polyvinyl alcohol), PANPS(Poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)) 또는 PAA(Poly(acrylamide) 중에서 선택된 1종 이상을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 복합체 형성용 재료는 나노입자, 탄소 나노튜브, 다중벽나노튜브, 풀러렌(fullerene), 나노클레이, 염료, 나노막대, 클러스터 화합물, 금속 이온 및 금속 복합체 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해파리 고분자를 포함하는 생분해성 고분자 흡수체는 액체(소변, 혈액)를 흡수하는데 적합하면서도, 기존 석유 화학 기반의 고분자 흡수체(SAP)가 사용된 제품과 비교하였을 때 인체에 무해하고 생분해를 통한 폐기가 가능하기에 환경 친화성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 고분자 흡수체의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 해파리 고분자와 친수성기가 결합된 해파리 고분자의 FT-IR 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 소금 물에 대한 (0.9% NaCl) 흡수능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체와 종래 흡수체의 소금물에 대한 (0.9% NaCl) 흡수능을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 소금물에 대한 (0.9% NaCl) 흡수능을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 혈액에서의 흡수능을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체를 이용 해 제조된 생리대를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 7b는 이의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체를 이용 해 제조된 기저귀의 단면도이다.

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "바이오매스를 이용한 생분해성 고분자 흡수체 및 이의 제조방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 고분자 흡수체의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 해파리 고분자와 친수성기가 결합된 해파리 고분자의 FT-IR 스펙트럼을 비교한 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 소금 물에 대한 (0.9% NaCl) 흡수능을 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체와 종래 흡수체의 소금물에 대한 (0.9% NaCl) 흡수능을 비교한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 소금물에 대한 (0.9% NaCl) 흡수능을 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 혈액에서의 흡수능을 나타낸 그래프이고, 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체를 이용 해 제조된 생리대를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 7b는 이의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 생분해성 고분자 흡수체를 이용 해 제조된 기저귀의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 해파리 고분자를 기반으로 한 고분자 흡수체를 제공한다.

<고분자 흡수체>

본 발명에 있어서, 해파리 고분자를 기반으로 한 고기능 고분자 흡수체는 해파리를 그대로 이용하거나, 해파리를 가공 또는 변형한 것, 예를 들어 수가용성 물질로 전환시킨 후 가교 결합을 통해 하이드로겔로 제조하는 것 등을 통해 개질된 것들을 모두 포함한다.

상기 해파리는 뮤신과 콜라겐으로 이루어져 있고, 말단기가 아미노 그룹(-NH2)으로 구성되어 있다.

또한, 해파리는 탈염된 것을 사용할 수 있으며, 건조 분말화 된 것 등을 이용할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 해파리 기반 생분해성 고분자 흡수체는 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 기능성 첨가제로는 충전제(filler), 가소제(plasticizer), 복합체 형성용 재료(a composite-forming material), 항생제(antibiotic agent) 및 착색제(coloring)를 포함할 수 있다. 첨가제로는 콜라겐, 아가로오스, 셀룰로오스, 젤라틴, 글리세롤, 히아루론산, PVA(polyvinyl alcohol), PANPS(poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)), 및/또는 PAA(poly(acrylamide)를 포함할 수 있고, 복합체 형성용 재료(a composite-forming material)는 나노입자, 탄소나노튜브, 다중벽나노튜브, 나노클레이, 클러스터 화합물, 그래핀 및 이들의 유도체, 금속 클러스터, 폴리옥소메탈레이트 클러스터, 금속 이온 및 금속 복합체 등을 들 수 있다.

따라서, 제품에 따라서 필요한 기능성 첨가제를 첨가할 수 있으며, 예를 들어, 민감성 피부용 위생용품 경우, 알레르기성 피부 등과 같이 제품 요구에 따라 다양하게 선택되어 사용될 수 있으며, 또한 요구되는 제품의 물성에 적합하게 조절할 수 있다. 이는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자가 용이하게 선택 및 변형하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 해파리 고분자 기반 생분해성 고기능 고분자 흡수체에서 상기 해파리 고분자에는 친수성기가 결합되어 생분해성을 더 높일 수 있다. 상기 해파리 고분자에 친수성기를 부착시키는 방법은 당해 기술분야에서 사용되는 방법 어느 것이나 다 사용 가능하다. 보다 상세 한 것은 이하 제조방법에서 기술한다.

<생분해성 고분자 흡수체의 제조방법>

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명은 해파리 고분자를 수가용성 물질로 전환시키는 제1단계; 및 상기 수가용성 물질로 전환된 해파리 고분자를 가교결합시켜 하이드로겔로 제조하는 제2단계; 및 제조된 하이드로겔을 건조하는 제 3단계;를 포함하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 제1단계 전에 염분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 염분 제거단계는 증류수를 통한 탈염방법 등을 예로 들 수 있다.

상기 제1단계는 친수성을 증대시키는 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 해파리 고분자에 친수성기를 부가하는 방법, 예를 들어 OH기를 클로로술폰산과 반응시켜 OSO₃ 로 전환시키는 방법, OH기를 숙신산 무수물과 반응시켜 카르복실기를 부착시키는 방법, OH기에 고분자합성 개시제를 부착시킨 후 에텔렌 글리콜을 중합시켜 PEG을 부착하는 방법, MPEG의 말단기에 알데히드기를 생성한 -NH₂에 MPEG을 부착 시키는 방법, OH기를 환원성 아민화(Reductive amination) 반응에 의하여 NH₂기를 생성하는 방법, OH기를 클로로아세트산에 의하여 카복시메틸화시켜 카르복실기 도입하는 방법 등을 들 수 있다.

보다 구체적으로는 상기 친수성기를 도입시키는 단계는, 예를 들어 해파리 고분자에 EDTAD(Ethylenediaminetetraacetic Dianhydride)를 첨가한 후 아실레이션(Acylation)하여 해파리 혼합물을 제조 하는 단계; 및 상기 해파리 혼합물에 글루타알데히드(Glutaraldehyde)를 첨가하는 단계 또는 Polysaccharide계 바이오 고분자를 첨가하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 해파리 고분자를 가교시키는 방법으로서, 음이온전하를 띤 바이오 고분자들간의 다가의 금속양이온을 이용한 물리적인 가교 방법, 글루타알데히드(Glutaraldehyde)에 의한 NH₂기들 사이의 가교 방법, 글루타알데히드(Glutaraldehyde)에 의한 OH기들 사이의 가교 방법, 카르보디이미드(Carbodiimide)에 의한 COOH와 NH₂기 사이의 가교 방법, 트랜스글루타미나아제(Transglutaminase) 효소에 의한 NH₂기 사이의 가교 방법, Genipin에 의한 NH₂기들 사이의 가교 방법, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트에 의한 NH₂기 사이의 가교 방법, 폴리에틸렌 글리콜디아민에 의한 COO-기 사이의 가교 방법, NaIO₄에 의한 폴리카보네이트 산화반응을 통하여 생성된 알데히드기를 ADH(Adipic dihydrazide)에 의하여 가교하는 방법 등이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2단계 전에 기능성 첨가제로서 충전제(filler), 가소제(plasticizer), 복합체 형성용 재료(a composite-forming material), 항생제(antibiotic agent) 및 착색제(coloring)를 포함할 수 있다. 첨가제로는 콜라겐, 아가로오스, 셀룰로오스, 젤라틴, 글리세롤, 히아루론산, PVA(polyvinyl alcohol), PANPS(poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)), 또는 PAA(poly(acrylamide)를 포함할 수 있고, 복합체 형성용 재료(a composite-forming material)는 나노입자, 탄소 나노튜브, 다중벽나노튜브, 풀러렌(fullerene), 나노클레이, 염료, 나노막대, 클러스터 화합물, 그래핀 및 이들의 유도체, 금속 클러스터, 폴리옥소메탈레이트 클러스터, 금속 이 온 및 금속 복합체 중에서 선택된 1종 이상을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의할때 도 1을 참조로 하면 해파리 고분자에 포름아미드(Formamide)를 첨가하고, Chlorosulfonic acid(ClSO₃H)를 이용한 설폰화반응 (sulfonation) 을 통해 해파리 고분자를 수가용성 물질로 변환 시켜 액체(소변, 혈액)의 흡수력이 매우 높은 하이드로겔을 제조하는 방법을 제공한다. 구체적인 방법은 다음과 같다:

1. 해파리 고분자에 포름아미드(Formamide)를 첨가하고, Chlorosulfonic acid(ClSO₃H)를 이용한 설폰화반응(Sulfonation)을 통해 해파리 고분자를 수가용성 물질로 변환시키는 단계;

2. 아세톤을 처리하여 불순물을 제거하는 단계;

3. 가교 결합을 이용하여 하이드로겔(hydrogel)을 제조하는 단계; 및

4. 제조된 하이드로겔을 건조하여 3차원 망상 구조로 이루어진 수분 흡수성인 중합체 SAP을 얻는 단계:

다만 하이드로겔 제조 전에 콜라겐 등과 같은 첨가제를 더 첨가할 수도 있다.

< 고흡수능의 제품>

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명은 생분해성이면서 자연친화적이면서도 흡수능이 우수한 고흡수능 제품을 제공한다.

본 발명에 따른 생분해성 고분자 흡수체를 이용하는 제품으로서는 유아용 기저귀, 요실금용 기저귀, 생리대, 일회용 위생용품, 일회용 밴드, wound dressing, 의약용품 등을 들 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 흡수체는 생리대에 이용될 수 있는데, 일반적인 생리대는 4~5층 구조이나, 본 발명에 따라 생분해가 가능한 기능성 생리대는 7~8층 구조로 이루어질 수 있다. 도 7a 및 도 7b를 참조로 하면, 제1층 (1)은 Top Sheet(표면커버)으로서, 소재 종류로는 부직포, 면, 합성면(Cotton/PE), PE(폴리에틸렌-polyethylene), 한지, Tencel(Bamboo fiber), Silk 등을 들 수 있다. 일반 생리대 대부분은 폴리에틸렌 사용하나, 이는 수분을 흡수하여, 축축함이 지속되므로, 짓무름과 가려움의 원인이 된다. 순면 생리대는 몸에 해롭지 않다는 장점이 있으나, 수분을 잘 흡수하고 잘 마르지 않아 축축하다는 단점이 있다.

제2층 (2)은 공기 투과층(Air through)으로서 기능성 제품이 사용될 수 있으며, 소재 종류로는 한방(약재), Herb, Aloe, 향, 음이온, 원적외선 등이 있다.

제3층 (3)은 울트라 소프트 면으로서 소재종류로는 목화 종자씨에서 추출한 살균 탈지면이 사용될 수 있으며, 먼지를 잡아주고, 식물성 흡수체를 360도로 감싸주어 흡수체의 이탈을 막아주는 역할을 한다.

제4층 (4)은 SAP(생분해성 고분자 흡수체)가 포함될 수 있으며, 본 발명에 따른 생분해성 흡수체라서, 사용 후 환경 오염이 적다.

제5층 (5)은 이중 울트라 소프트 면으로 소재종류로는 3층과 같은 소재를 사용할 수 있으며, 두번 감싸 착용감을 더욱 부드럽게 할 수 있다.

제6층 (6)은 Back Sheet로서, 소재 종류로는 폴리머 종이가 사용될 수 있는데, 이는 공기가 쉽게 투과하는 특수 방수 필름으로서, 습기와 열을 빠르게 제거하여, 상쾌한 느낌 지속시킨다.

제7층 (7)은 접착필름(Glue)으로 구성되며, 화학 접착제 또는 천연접착제가 사용될 수 있으며, 화학접착제는 생리대를 제거한 후 세탁을 여러 번해도 속옷에 남아있는 접착제가 잘 지워지지 않는 단점이 있어, 생리를 할 때는 생리대를 착용하니 괜찮다 치더라도 끝난후엔, 그 화학 접착제가 피부에 직접 닿을 수 있는 문제점이 있으나, 천연 접착제는 화학접착제가 아닌 고무나무의 천연 검 성분으로 되어 있어 몸에 해롭지도 않고 한번의 세탁으로 속옷에 남아있는 접착제가 모두 제거되어 바람직하다.

상기 제1층 내지 제7층은 모두 구성될 수도 있으나 필요에 따라 일부 층을 생략하거나 기능층을 추가할 수도 있다.

또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 생분해성 흡수체는 기저귀에 사용될 수 있으며, 도 8을 참조로 하면, 기저귀는 착용자의 신체와 접촉되는 액체 침투 가능한 앞판인 표면시트와 흡수전달층, 기저귀의 외부를 형성하는 액체 침투가 불가능한 뒷판인 통기성 커버 및 그들 사이에 끼워지는 흡수 요소인 흡수층과 티슈로 구성되어 있다. 흡수층에 본 발명에 따른 생분해성 흡수체가 사용되어 흡수율은 높이면서도 생분해되어, 친환경적인 제품으로 제조될 수 있다.

이하 본 발명은 하기 실시예들에 의해 보다 상세히 설명되나, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명의 주제를 벗어나지 않고 다양한 실시예, 변형 및 등가물을 제조할 수 있다.

실시예 1: 수가용성 해파리고분자의 제조방법

증류수를 이용하여 해파리를 탈염 한 후, 해파리 고분자(20%w/v)에 NH₂기를 COOH기로 변환시키는 아실레이션반응(Acylation)을 위하여 EDTAD(Ethylenediaminetertraacetic dianhydride)를 첨가 한 후, 상온에서 3시간 동안 교반한다.

실시예 2-1: 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법

증류수를 이용하여 해파리를 탈염 한 후, 해파리 고분자(20%w/v)에 NH₂기를 COOH기로 변환시키는 EDTAD(Ethylenediaminetertraacetic dianhydride)를 다양한 조성으로 첨가하여, 이 해파리 화합물을 상온에서 3시간 동안 교반하여 아실레이션 반응(Acylation)을 진행한다. 여기에 가교를 위해서 Glutaraldehyde(GA)를 농도별로 첨가하고 15분 동안 교반하여 얻어진 생성물을 35℃ oven에서 24시간 건조시켜 고분자 흡수체(SAP)를 제조하였다.

실험예 1: 흡수율 테스트

물, 소금물, 혈액에 대한 흡수율 측정 방법은 Teabag Test를 사용하였다. 적정량의 고분자 흡수체(SAP) (0.1g±0.001g)을 40~60 mesh size의 Teabag에 넣고 일정 시간(10초~4시간) 동안 400ml 의 소금물, 혈액 등에 담근다. Teabag을 꺼내 일정 시간 동안 흡수한 용액의 양을 아래와 같이 계산한다.

Swelling (g/g) =

W_t: 일정 시간 후의 티백의 무게

W_wet _bag: 티백의 일정시간 후의 용액을 흡수한 무게

W_dry _SAP: 실험에 사용한 SAP의 무게

실시예 2에서 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 흡수능(0.9% NaCl) 을 상기 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 그 결과는 결과 4 시간 후에 약 24.41(g/g) 이었다.

또한, 실시예 2에서 제조된 생분해성 고분자 흡수체의 30초, 60초후에 흡수한 소금물에 대한 순간 흡수능을 기존 석유 기반 위생 제품인 Tena와 Depend에서 분리한 SAP과 비교하였다. 그 결과를 도 4 및 표 1에 나타내었다.

30초 후의 흡수능은 실시예 2의 고분자 흡수체가 22.24, Tena SAP이 14.12, Depend SAP 이 1.2(g/g) 으로 실시예 2의 고분자 흡수체 성능이 기존 석유 기반 SAP과 비교했을 때 가장 우수한 것으로 나타났고, 60초 후에도 동일한 결과를 보였다.

	Swelling in Saline (g/g)
Time (S)	해파리 고분자	Tena SAP	Depend SAP
30	22.24	14.12	1.2
60	22.78	20.23	12

실시예 2-2: 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법

해파리 고분자(20% w/v)를 EDTAD(Ethylenediaminetetraacetic Dianhydride)를 이용하여 NH₂ 기를 COOH기로 전환시키는 acylation을 통해 친수성기를 달고 Polysaccharide계 바이오 고분자(1% w/v)와 (10% w/v)를 섞어 100℃에서 약10분간 가열하여 SAP을 제조하였다. 상기 SAP의 소금물과 혈액에 대한 흡수율을 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 30초 후에 24.9(g/g) 의 흡수능을 보이며 기존 SAP에 비해 매우 빠르게 소금물을 흡수하였으며, 4시간 후에는 약 26(g/g)의 흡수능을 나타냈다.

실험예 2: 혈액 흡수능의 측정

실시예 3에서 제조된 SAP를 이용하여 혈액(cow blood)에 대한 흡수능을 측정하였으며, 그 결과를 도 6 및 표 2에 나타내었다. 10초 후에 20(g/g), 30초 후에는 약 37(g/g) 의 흡수능을 나타내며 기존 제품인 Tena SAP에 비해 매우 빠르게 혈액을 흡수하였다.

시간(초)	해파리 고분자에 콜라겐을 첨가해 제조한 SAP	Tena SAP
10	20	2.1
30	37	4.75
60	41	6.35
1800	44	25.35
3600	45	34.95

이와 같이, 본 발명의 해파리 고분자를 포함하는 생분해성 고분자 흡수체는 기존 석유 화학 기반의 고분자 흡수체와 비교하여 높은 흡수율을 보이고 있으며, 인체에 무해하고, 생분해를 통한 폐기가 가능하여 환경 오염으로부터 벗어날 수 있다. 또한, 해파리 고분자는 한천에 비해 재료의 수급이 쉽고, 유해질의 효율적인 후처리가 가능하여 환경 친화적이다.

Claims

해파리 고분자를 주성분으로 한 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 해파리 고분자는 해파리를 탈염 또는 건조 분말화한 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 생분해성 고분자 흡수체는 기능성 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 해파리 고분자는 친수성기가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 생분해성 고분자 흡수체를 이용한 것을 특징으로 하는 생분해성 고흡수능 제품.
제5항에 있어서,
상기 생분해성 고흡수능 제품은 위생용품, 화장품, 의약제품 또는 생체재료인 것을 특징으로 하는 고흡수능 제품.
해파리 고분자를 수가용성 물질로 전환시키는 제1단계;
상기 수가용성 물질로 전환된 해파리 고분자를 가교 결합시켜 하이드로겔로 제조하는 제2단계; 및
상기 하이드로겔을 건조하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 제1단계 전에 염분을 제거하는 염분 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 제1단계는 해파리 고분자에 친수성기를 도입시키는 단계인 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 친수성기를 도입시키는 단계는 해파리 고분자에 EDTAD(Ethylenediaminetetraacetic Dianhydride)를 첨가한 후 아실레이션(Acylation)하여 해파리 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 해파리 혼합물에 글루타알데히드(Glutaraldehyde)를 첨가하는 단계 또는 Polysaccharide계 바이오 고분자를 첨가하는 단계인 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 제1단계 및 제2단계 사이에 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 해파리 고분자를 가교시키는 방법은 EDTAD(Ethylenediaminetetraacetic Dianhydride)를 첨가하여 gel을 제조하는 방법, 음이온 전하를 띤 바이오 고분자들간의 다가의 금속양이온을 이용한 물리적인 가교 방법, 글루타알데히드(Glutaraldehyde)에 의한 NH2기들 사이의 가교 방법, 글루타알데히드(Glutaraldehyde)에 의한 OH기들 사이의 가교 방법, Carbodimide에 의한 COOH와 NH2기 사이의 가교 방법, 트랜스글루타미나아제(Transglutaminase) 효소에 의한 NH2기 사이의 가교 방법, Genipin에 의한 NH₂기들 사이의 가교 방법, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트에 의한 NH₂기 사이의 가교 방법, 폴리에틸렌 글리콜디아민에 의한 COO-기 사이의 가교 방법 및 NaIO₄에 의한 폴리카보네이트 산화반응을 통하여 생성된 알데히드기를 Adipic dihydrazide에 의하여 가교 방법 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 제2단계 전에 기능성 첨가제로서 충전제, 가소제, 복합체 형성용 재료, 착색제, 콜라겐, 아가로오스, 셀룰로오스, 젤라틴, 글리세롤, 히아루론산, PVA(Polyvinyl alcohol), PANPS(Poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)) 또는 PAA(Poly(acrylamide) 중에서 선택된 1종 이상을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 복합체 형성용 재료는 나노입자, 탄소 나노튜브, 다중벽나노튜브, 풀러렌(fullerene), 나노클레이, 염료, 나노막대, 클러스터 화합물, 금속 이온 및 금속 복합체 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자 흡수체의 제조방법.