KR20180022787A - 산소 전달을 위한 하이드로겔-폼 패치 및 제조 방법 - Google Patents

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KR20180022787A
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존 가빈 맥도날드
브라이언 퀘바스
데이브 알렌 소렌스
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 개시는 초흡수성 물질 내에 갇힌 초흡수성 물질 산소를 함유하는 산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스에 관한 것이다. 초흡수성 물질은 적어도 15질량%의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염, 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 및 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜을 갖는다. 산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스를 생성하기 위해서, 수산화 알칼리 촉매가 초흡수성 물질에 첨가되어 하이드로겔 층을 형성한다. 그런 다음, 산소 전구체가 하이드로겔 층에 첨가된다. 하이드로겔 층은 가열되어 수산화 알칼리 촉매와 산소 전구체를 반응시키고, 그에 의해 형성된 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 산소를 가두는 것에 의해 산소를 생성한다.

Description

산소 전달을 위한 하이드로겔-폼 패치 및 제조 방법
본 발명은 산소 전달을 위한 하이드로겔-폼 패치 및 제조 방법에 관한 것이다.
미국에서는, 치유되지 않는 상처가 대략 3-6백만 명의 환자에게 영향을 미치며, 매년 치료에 드는 비용이 250억 달러 이상을 차지한다. 치유되지 않는 상처가 당뇨병 환자에서 빈번하게 보고되지만, 내인성 노화(intrinsic aging)는 치유 과정을 지연시키는 다른 위험 인자이다. 세포 노화(cellular senescence), 만성 염증 및 피부 항상성(skin homeostasis)의 변형은 부분적으로 고령자의 손상된 반응을 설명할 수 있다. 상처 치유 과정은 빠른 세포 성장 및 신진대사를 지원하기 위해 높은 에너지 수준을 필요로 한다는 것을 고려하면; 산소는 상처 봉합을 가속화하는 데 결정적인 역할을 하며 고령자의 피부 건강의 증진을 위해 적용가능할 수도 있다.
생체 조직의 부위로의 혈액 공급이 손상 또는 파괴되면 손상된 조직을 빠르게 유발한다. 적절한 혈액 공급의 중요 기능 중 하나는 산소와 같은 용존 가스를 부위에 제공하는 것이다. 예를 들어, 신체 조직에 대한 상처는 치유 과정을 지원하는데 필요한 산소 및 영양분을 운반하는 자연 혈액 공급의 손상 또는 파괴를 수반한다. 산소는 상처를 치유하고 혐기성 박테리아 등의 성장을 예방하는데 치료 효과가 있는 것으로 나타났다. 산소는 상처 유체 내에 직접 용해하기 위해 공기로부터 이용 가능할 수 있지만, 국소적 용존 산소의 이용 가능성은 치유의 이익을 촉진할 수 있는 것이 바람직하다.
따라서, 제조 및 취급에 실용적인 폐쇄 셀(closed cell) 산소 방출 폼(foam)에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 이러한 폐쇄 셀 산소 방출 폼을 제조하는 실용적이고 경제적인 방법에 대한 필요성도 존재한다. 상처에 산소를 공급할 수 있는 방법 및 조성물이 필요하다.
본 개시는 초흡수성 물질 내에 갇힌 초흡수성 물질 산소를 함유하는 산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스에 관한 것이다. 초흡수성 물질은 적어도 15질량%의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염, 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 및 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜을 갖는다. 바람직하게는, 폴리아크릴산의 주쇄에 공유 결합된 실라놀 가교결합제를 갖는 올리고머 폴리아크릴산의 수용액을 본원에 기재된 초흡수성 물질을 위해 사용한다.
폐쇄 셀 폼은 다양한 형상 및 형태; 예를 들어 시트 또는 층; 부직포 매트릭스 상에 주입된 코팅; 압출 섬유; 섬유 상 코팅, 분말로 형성될 수 있다. 이들 폼 모두는 산소를 방출할 수 있을 것이다.
산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스를 생성하기 위해서, 수산화 알칼리 촉매가 초흡수성 물질에 첨가되어 하이드로겔 층을 형성한다. 사용될 수 있는 수산화 알칼리 촉매의 예는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 수산화 알칼리 촉매는 수산화나트륨을 포함한다. 적합하게는, 첨가되는 수산화 알칼리 촉매의 양은 액체 초흡수성 중합체 조성물의 중량에 대하여 약 0.5중량% 내지 약 3중량%일 수 있다.
겔의 형성 후, 산소 전구체가 하이드로겔 층에 첨가된다. 사용될 수 있는 산소 전구체의 예는 과산화수소, 과산화암모늄, 과산화나트륨, 과산화요소 복합물, 과탄산칼륨 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 산소 전구체는 과산화수소를 포함한다. 적절하게는, 첨가되는 산소 전구체의 양은 액체 초흡수성 중합체 조성물의 중량에 대하여 약 15중량% 내지 약 25중량%일 수 있다.
산소 전구체가 첨가된 후, 하이드로겔 층은 가열되어 수산화 알칼리 촉매와 산소 전구체를 반응시키고, 그에 의해 형성된 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 산소를 가두는 것에 의해 산소를 생성한다.
다음과 같은 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조할 때에, 본 발명이 보다 완전히 이해될 것이고, 또 다른 특징들이 명백해질 것이다. 도면은 단지 대표적인 것일 뿐, 청구항의 범위를 한정하려는 것이 아니다.
기체, 바람직하게는 산소, 또는 다른 활성제를 국부적인 환경에 전달하기 위한 조성물, 방법 및 장치가 본 명세서에 개시된다. 바람직하게는, 장치는 공지된 양의 산소를 전달할 수 있는 매트릭스를 포함한다. 바람직한 실시예는 손상된 조직의 치료 방법 및 생명을 보존하고, 추출된 조직이나 기관의 상태를 유지하는 방법에서 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 손상된 조직은 하나 이상의 조직일 수 있고, 정상적인 대사 상태가 아닌 임의의 유기체, 기관, 조직, 세포 또는 세포 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 손상된 조직은 허혈 상태, 저산소 상태, 경색, 폐색, 막힘 또는 외상에 의해 야기된 것과 같은 비정상 혈액 공급을 갖는 임의의 조직을 의미한다. 또한, 손상된 조직은 구조 성분에 대한 상처 또는 손상도 포함한다. 또한, 고령자에서는 피부 찢김, 욕창 및 타박상.
본 개시는 초흡수성 물질 내에 갇힌 초흡수성 물질 산소를 함유하는 산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스에 관한 것이다. 초흡수성 물질은 적어도 15질량%의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염, 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 및 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜을 갖는다.
산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스를 생성하기 위해서, 수산화 알칼리 촉매가 초흡수성 물질에 첨가되어 하이드로겔 층을 형성한다. 그런 다음, 산소 전구체가 하이드로겔 층에 첨가된다. 하이드로겔 층은 가열되어 수산화 알칼리 촉매와 산소 전구체를 반응시키고, 그에 의해 형성된 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 산소를 가두는 것에 의해 산소를 생성한다. 또한, 수산화 알칼리 촉매와 산소 전구체가 초흡수성 물질에 모두 첨가되고 나서 폼 내에 주입되고 가열되어 발포 샘플을 만들거나, 또는 부직포 상에 주입되거나 코팅되고 가열되거나, 또는 나중에 열 처리되는 섬유로 압출되어 발포 섬유를 만드는 경우에 사용될 수도 있다.
조성물, 방법 및 장치가 손상된 조직의 치료를 위해 사용된다. 바람직한 실시예는 손상된 조직 부위에서 최적의 산소 장력을 제공하거나 유지하면서 과잉 유체를 흡수하고 미세 환경을 최적화하여 필요하다면 조직 회복 및 재생을 용이하게 할 수 있는 폐쇄 셀 폼류 물질 내에 산소를 가두는 조직 접촉 물질을 포함하는 손상된 조직을 치료하기 위한 조성물 및 방법을 포함한다. 또한, 바람직한 장치는 우수한 상처 삼출물/수분 흡수 능력을 갖는다. 소정의 실시예에서, 상기 방법, 조성물 및 장치는 상기 부위에서 방출을 위해 내부에 포함되는 활성제를 더 포함한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 폐쇄 셀 폼류 물질 매트릭스 조성물은 네트워크 전반에 걸쳐서 균일하게 분포되는 가요성 흡수 결합제를 포함한다. 이러한 바람직한 실시예의 매트릭스는 산소 장력을 유지하고, 활성제를 상처에 전달하면서 동시에 우수한 수분 조절 능력을 제공하기 위한 신뢰성 있고 효율적인 수단을 제공한다.
조직 접촉 물질은 형태 또는 형상에 의해 제한되지 않는다. 상기 장치는 다양한 치수의 시트 방식 포맷으로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 물질은 의도된 용도에 필요한 대로 다양한 형태 및 윤곽에 부합하도록 성형될 수 있다. 본 개시는 산소를 포함하는 활성제의 전달을 위한 조성물, 방법, 및 장치에 관한 것이다. 바람직한 실시예는 손상된 조직으로의 산소 전달에 관한 것이다. 손상된 조직의 치료를 위한 바람직한 실시예의 일 실시예는 상처의 치료이다. 이 실시예는 예시를 위한 것이며, 한정하는 의미로 사용되지 않아야 하며, 이러한 바람직한 실시예는 다른 유형의 손상된 조직의 치료를 위해 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 폐쇄 셀 폼은 초흡수성 중합체 물질로 제조된다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 초흡수성 중합체 물질은 Soerens 등의 미국 특허번호 제6,849,685호, Lang 등의 미국 특허번호 제7,312,286호, 및 Lang 등의 미국 특허번호 제7,335,713호에서 초흡수성 결합제 중합체 용액으로서 설명되어 있으며, 이들 문헌의 각각의 전문은 본 명세서에 참고로 원용된다. 이들 문헌에서 개시하고 있는 초흡수성 결합제 중합체 용액은 적용-후(post-application), 수분 유도(moisture-induced) 가교결합을 행할 수 있다. 대부분의 초흡수성 중합체에서는 중합체를 강화하도록 내부 가교결합제를 첨가할 필요가 있는 반면에, 본원에서 사용되는 초흡수성 중합체 물질에서는, 유기 단량체가 내부 가교결합제로서 기능하기 때문에 가교결합제를 첨가할 필요가 없다. 내부 가교결합제는, 수용성 전구체 중합체를 기재 상에 코팅한 다음 물을 제거하여 잠복 가교결합제를 활성화함으로써 초흡수성 중합체 물질이 형성될 수 있게 한다.
본원에 기술된 초흡수성 중합체 물질로서 사용될 수 있는 흡수성 결합제 조성물. Soerens 등의 문헌에 개시된 흡수성 결합제 조성물은 흡수 용품의 제조에 사용하기에 특히 적합한 알콕시실란 작용기를 함유하는 모노에틸렌성 불포화 중합체 및 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르이다. 또한, Soerens 등의 문헌에는, 단량체 용액을 준비하는 단계, 단량체 용액을 개시제 시스템에 첨가하는 단계, 및 알코올계 수용성 결합제 조성물로 알려진 개시제 시스템 내의 중합화 개시제를 활성화하는 단계를 포함하는 흡수 결합제 조성물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "단량체(들)"는, 단량체, 올리고머, 중합체, 단량체, 올리고머, 및/또는 중합체의 혼합물, 및 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산 혹은 이들의 염과의 공중합체화가 가능한 다른 임의의 반응성 화학종을 포함한다. 트리알콕시실란 작용기를 함유하는 모노에틸렌성 불포화 단량체가 본 발명에 적절하며 바람직하다. 바람직한 에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함하며, 예컨대, 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르를 포함한다.
전술한 문헌들에 개시되어 있는 초흡수성 결합제 중합체 조성물은 적어도 15% 질량의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산 혹은 이들의 염, 물에 노출시 가교결합된 중합체를 형성하도록 응축되는 실라놀 작용기를 형성하는 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜, 및/또는 가소제의 반응 산물이다.
바람직하게는, 모노에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴산이다. 다른 적절한 단량체는 카르복실기 함유 단량체를 포함하는데, 예를 들어, (메타)크릴산(아크릴산 또는 메타크릴산을 의미하며, 이하, 유사한 표기를 사용함), 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 소르빈산, 이타콘산, 신남산 등의 모노에틸렌성 불포화 모노 또는 폴리 카르복실산; 예를 들어, (말레 무수물 등의) 모노에틸렌성 불포화 폴리카르복실산 무수물 등의 카르복실산 무수물기 함유 단량체; 예를 들어, ((메타)크릴레이트 나트륨, 트리메틸아민 (메타)크릴레이트, 트리란올아민(메타)크릴레이트 등의) 모노에틸렌성 불포화 모노 또는 폴리카르복실산, 말레이트 나트륨, 메릴아민 말레이트의 불용성 염(알칼리 금속염, 암모늄 염, 아민 염 등) 등의 카르복실산 염 함유 단량체; 예를 들어, (비닐술폰산, 알릴 술폰산, 비닐톨루엔술폰산, 스티렌술폰산, (술포프로필 (메타)크릴레이트, 2-히드록시-3-(메타)크릴옥시 프로필 술폰산 등의) (메타)크릴술폰산 등의) 지방족 또는 방향족 비닐 술폰산 등의 술폰산기 함유 단량체; 예를 들어, 전술한 바와 같이, 알칼리 금속염, 암모늄 염, 술폰산기 함유 단량체의 아민 염 등의 술폰산 염 기(salt group) 함유 단량체; 및/또는 비닐포름아미드, (메타)크릴아미드, (N-메타크릴아미드, N-헥실아크릴아미드 등의) N-알킬 (메타)크릴아미드, (N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-di-n-프로필아크릴아미드 등의) N,N-디알킬(메타)크릴아미드, (N-메틸올(메타)아크릴아미드, N-히드록시에틸(메타)아크릴아미드 등의) N-히드록시알킬(메타)아크릴아미드, (N,N-디히드록시에틸(메타)아크릴아미드 등의) N,N-디히드록시알킬(메타)아크릴아미드, (N-비닐피롤리돈 등의) 비닐 락탐 등의 아미드기 함유 단량체를 포함한다.
적절하게는, 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 중량에 대한 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산, 흑은 이들의 염의 양의 범위는 약 15중량% 내지 약 99.9중량%일 수 있다. 산 기는, 바람직하게는 적어도 약 25몰%의 정도로 중성화되며, 즉, 산 기는 바람직하게는 나트륨, 칼륨, 또는 암모늄염으로서 존재한다. 중성화의 정도는 바람직하게 적어도 약 50 몰%이다.
수용성 중합체를 준비하는 데 있어서 이슈들 중 하나는 중합체에 남아 있는 모노에틸렌성 불포화 단량체 함량의 잔류량이다. 개인 위생에 적용하기 위해서는, 초흡수성 중합체 조성물의 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 함량의 양은 약 1000ppm 미만, 더욱 바람직하게는 500ppm 미만, 더욱 바람직하게는 100ppm 미만이어야 한다. 미국 특허번호 제7,312,286호는, 모노에틸렌성 불포화 단량체의 잔여 함량이 적어도 1000ppm 미만이 되도록 흡수성 결합제 조성물이 제조될 수 있게 하는 적어도 한 방법을 개시한다. 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체를 분석하는 것은, 미국 특허번호 제7,312,286호에 개시되어 있는 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 테스트에 따라 결정된다. 더욱 구체적으로, 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 분석은, 중합체 용액 또는 초흡수성 조성물로부터 얻어지는 고체 필름을 사용하여 실행된다. 이러한 테스트를 설명하기 위한 예로, 모노에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴산이다. (미국 메릴랜드주 콜럼비아에 사업장을 갖는 Shimadzu Scientific Instruments로부터 입수가능한) SPD-IOAvp Shimadzu UV 검출기를 가지는 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 사용해서 잔류 아크릴산 단량체의 함량을 결정한다. 잔류 아크릴산 단량체를 결정하기 위해, 500rpm 속도로 길이 3.5cm L x 0.5cm의 자기 교반 막대를 사용하여 약 0.5gram의 경화된 필름을 0.9% NaCl 용액 100ml에서 16시간 동안 교반한다. 혼합물을 여과하고 나서 여과액을 (미국 캘리포니아주 온타리오에 사업장을 두고 있는 Column Engineering Incorporated로부터 입수가능한) Nucleosil C8 100A 역상 컬럼(reverse phase column )을 통과시켜, 아크릴산 단량체를 분리시킨다. 아크릴산 단량체는 약 10ppm에서 검출 한계를 가지고 소정의 시간에 용출된다. 그런 다음 크로마토그램으로부터 산출된 생성된 용출물의 피크 영역을 사용하여 필름에 있는 아크릴산 단량체의 잔류량을 산출한다. 먼저, 순수 아크릴산 용출물의 응답 영역을 알려져 있는 양(ppm)에 대하여 구성하여 보정 곡선을 생성하였다. 0.996 초과의 상관 계수를 갖는 선형 곡선을 얻었다.
바람직하게는, 폴리아크릴산의 주쇄에 공유 결합된 실라놀 가교결합제를 갖는 올리고머 폴리아크릴산의 수용액을 본원에 기재된 초흡수성 물질을 위해 사용한다.
산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스를 생성하기 위해서, 수산화 알칼리 촉매가 초흡수성 물질에 첨가되어 하이드로겔 층을 형성한다. 사용될 수 있는 수산화 알칼리 촉매의 예는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 수산화 알칼리 촉매는 수산화나트륨을 포함한다. 적합하게는, 첨가되는 수산화 알칼리 촉매의 양은 액체 초흡수성 중합체 조성물의 중량에 대하여 약 0.5중량% 내지 약 3중량%일 수 있다.
겔의 형성 후, 산소 전구체가 하이드로겔 층에 첨가된다. 사용될 수 있는 산소 전구체의 예는 과산화수소, 과산화암모늄, 과산화나트륨, 과산화요소 복합물, 과 탄산칼륨 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 산소 전구체는 과산화수소를 포함한다. 적절하게는, 첨가되는 산소 전구체의 양은 액체 초흡수성 중합체 조성물의 중량에 대하여 약 15중량% 내지 약 25중량%일 수 있다.
산소 전구체가 첨가된 후, 하이드로겔 층은 가열되어 수산화 알칼리 촉매와 산소 전구체를 반응시키고, 그에 의해 형성된 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 산소를 가두는 것에 의해 산소를 생성한다. 바람직한 실시예에서, 하이드로겔 층은 적어도 50℃의 온도로 가열된다.
다른 실시예에서, 수산화 알칼리 촉매 대 산소 전구체의 몰비는 1.0:0.9 내지 0.9:1.0의 범위 내이고, 수산화 알칼리 촉매는 산 성분 초흡수성 물질을 중성화하기 위해 추가량을 갖는다.
선택적으로, 활성제가 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 포함된다. 활성제 및 그 효과는 당업자에게 공지되어 있고, 이들 활성제를 매트릭스에 포함시키기 위한 방법이 본 명세서에 교시된다. 본 발명은 의도된 용도에 따라서 하나 이상의 활성제의 포함을 고려한다. 조성물 및 장치는 산소와 같은 하나의 제제를 포함할 수 있거나, 다수의 제제를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 장치가 조직 배양 접시 내에 놓인 매트릭스 겔 시트이고 성장하는 세포에 산소를 공급하는데 사용되는 경우, 활성제는 산소, 및 멸균을 유지하기 위한 항균제와 같은 세포를 돕는 임의의 다른 제제, 또는 세포 성장을 돕기 위한 성장 인자를 포함한다.
장치가 손상된 조직에 대한 치료와 같은 국소 치료에 사용되는 경우, 장치는 손상된 조직의 치료를 보조하는 활성제를 포함한다. 예를 들어, 장치는 상처의 치료를 위해, 피부 치유에 또는 미용 용도를 위해 사용된다. 활성제는 상처 치유 과정을 보조 및 개선하며, 기체, 항진균제, 항세균제, 항바이러스제 및 항기생충제를 포함하지만 이에 한정되지 않는 항미생물제, 마이코플라스마 치료제, 성장 인자, 단백질, 핵산, 혈관 신생 조절 인자, 마취제, 무코다당류(mucopolysaccharide), 금속 및 기타 상처 치유제를 포함할 수 있다.
활성제는 질소, 이산화탄소, 및 비활성 기체와 같은 기체, 약제, 화학요법제, 제초제, 성장 억제제, 항진균제, 항세균제, 항바이러스제 및 항기생충제, 마이코플라스마 치료제, 성장 인자, 단백질, 핵산 혈관 신생 조절 인자, 마취제, 무코다당류, 금속, 상처 치유제, 성장 촉진제, 환경 변화 지표, 효소, 영양제, 비타민, 미네랄, 탄수화물, 지방, 지방산, 뉴클레오시드, 뉴클레오티드, 아미노산, 혈청, 항체 및 이들의 단편, 렉틴, 면역 자극제, 면역 억제제, 응고 인자, 신경화학물질, 세포 수용체, 항원, 보조제, 방사성 물질, 및 세포 또는 세포 과정에 영향을 미치는 다른 제제를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
사용될 수 있는 항미생물제의 예는 이소니아지드, 에탐부톨, 피라진아미드, 스트렙토마이신, 클로파지민, 리파부틴, 플루오로퀴놀론, 오플록사신, 스파르플록사신, 리팜핀, 아지트로마이신, 클라리트로마이신, 답손, 테트라사이클린, 에리트로마이신, 시프로플록사신, 독시사이클린, 암피실린, 암포테리신 B, 케토코나졸, 플루코나졸, 피리메타민, 설파디아진, 클린다마이신, 린코마이신, 펜타미딘, 아토바쿠온, 파로모마이신, 디클라자릴, 아시클로비르, 트리플루오로우리딘, 포스카르네트, 페니실린, 겐타마이신, 간시클로비르, 이아트로코나졸, 미코나졸, Zn-피리티온, 및 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 과옥소산염과 같은 은염을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
조성물 및 장치에 포함될 수 있는 성장 인자 제제는 염기성 섬유아세포 성장 인자(bFGF), 산성 섬유 아세포 성장 인자(aFGF), 신경 성장 인자(NGF), 표피 성장 인자(EGF), 인슐린류 성장 인자 1 및 2(IGF-1 및 IGF-2), 혈소판 유도 성장 인자(PDGF), 종양 혈관 신생 인자(TAF), 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 부신피질 자극 호르몬 방출 인자(CRF), 전환 성장 인자 α 및 β(TGF-α 및 TGF-β), 인터류킨-8(IL-8); 과립구-대 식세포 콜로니 자극 인자(GM-CSF); 인터류킨, 및 인터페론을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
조성물 및 장치에 포함될 수 있는 다른 제제는 헤파린, 헤파린 설페이트, 헤파리노이드, 더마티틴 설페이트(dermatitin sulfate), 펜토산 폴리설페이트, 콘드로이틴 설페이트, 히알루론산, 셀룰로오스, 아가로 오스, 키틴, 덱스트란, 카라기난, 리놀레산, 및 알란토인을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 산성 무코다당류이다.
상처와 같은 손상된 조직의 치료에 특히 유용할 수 있는 단백질은 콜라겐, 가교결합된 콜라겐, 피브로넥틴, 라미닌, 엘라스틴, 및 가교결합된 엘라스틴 또는 이들의 조합 또는 단편을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 보조제, 또는 면역 반응을 증가시키는 조성물이 또한 상처 드레싱 장치와 함께 사용될 수도 있다.
다른 상처 치유제는 금속을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 아연 및 은과 같은 금속은 상처에 대해 우수한 치료를 제공하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 상기 방법 및 조성물에 의한 이러한 제제의 전달은 상처 치료의 새로운 차원을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 활성제는 조성물 및 장치에 포함되어 제제가 환경으로 방출되는 것으로 이해되어야 한다. 국소 치료에서, 제제는 추후에 경피 또는 점막경유 통로를 통해 전달된다. 포함된 제제는 일정 시간에 걸쳐 방출될 수 있고, 방출 속도는 매트릭스의 중합체의 가교결합 양에 의해 제어될 수 있다. 이와 같이, 매트릭스는, 국소 환경에 영향을 미치고 미생물을 사멸 또는 억제하며, 생리 기능의 다른 변경을 발휘하고 연장된 일정 시간에 걸쳐 활성제를 제공하는 능력을 보유한다.
실시예
실시예 1
산소를 함유하고 방출하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스의 능력을 예시하기 위해서, 다수의 샘플을 형성하였다. 금형을 10.5cm크기의 겔 정사각형으로 주조하였다. 금형은 4개의 웰을 가졌고 중합체 또는 알루미늄 금속으로 만들어졌다. 각 웰은 ~40g의 액체의 용량을 가졌다. 알루미늄 금속 금형은 중합체 금형만큼 쉽게 겔을 방출하지 못하는 것으로 밝혀졌다.
샘플 각각에서 사용되는 초흡수성 중합체 물질은, 미국특허 제7,312,286호에 따라 제조되는 “”라는 명칭으로 Evonik Stockhausen, LLC(미국 노스캐롤라이나주 그린즈버러)로부터 입수했다. 초흡수성 물질은, 실라놀 가교결합제가 폴리아크릴산 쇄에 공유 결합되는 물속의 32%wt/wt 올리고머 폴리아크릴산의 수용액이다.
액체 초흡수성 물질(SR1717)의 각 40g 샘플에, 2N 수산화나트륨의 양을 표 1에 기재된 바와 같이 첨가하고 교반하였다. 샘플 B-F에서는, 1ml의 물 속에 용해된 0.14g의 탄산나트륨을 초흡수성 중합체 혼합물에 첨가하고 교반하였다. 샘플 A에서는, 탄산나트륨을 첨가하지 않았다. 이 단계에서는 어떠한 기포의 징후도 관찰되지 않았다. 추가량의 수산화물을 첨가하여 SR1717 내의 올리고머 폴리아크릴산의 산 형태를 중성화하였다.
그런 다음, 혼합물을 금형 셀 내에 주입하였고 대기 온도에서 흄-후드 내에 밤새 방치하였다. 그런 다음, 겔을 제거하고 멸균 랩의 두 층 사이에 보관하였다. 그런 다음, 겔을 4개의 동일한 조각으로 절단하였고, 하나를 취해서 80oC 오븐 안에 넣고 15분 동안 탈수하였다. 제거 시, 증발 접시 위에 놓고 겔의 중량과 동일한 중량의 17% 과산화수소를 겔에 첨가하였다. 그런 다음, 1분 후, 샘플을 뒤집어서 잔류 과산화물이 겔의 반대 측면에 흡수될 수 있게 하였다. 3-5분 후, 겔은 모든 과산화물을 흡수하였고, 그런 다음 샘플을 90분 동안 대류 오븐 속에 두었다.
다수의 샘플을 형성하였고 테스트 값은 표 1에 예시된 바와 같다.
샘플 첨가된 2N NaOH의 중량 (g) 겔 샘플의 초기 중량 (g) 중량 80C 오븐 후 첨가된 과산화물 중량 (g) 80C에서 90분 후 중량 생성된 폼의 관찰
A 10.5 및 Na2 CO3 없음 3.67 2.81 2.81 2.35 크기 4배 및 두께 2배
B 10 2.71 2.25 2.25 1.80 크기 4배 및 두께 2배
C 5 2.35 1.96 1.96 1.84 크기 2배
D 2.5 2.68 2.27 2.27 2.16 약간 뿌연 기포. 얇은 폼
E 15 2.89 2.12 2.12 1.78 큰 퍼프 볼 비균일 셀 제조
F 20 2.94 2.28 2.28 2.04 큰 퍼프 볼 비균일 셀 제조
금형으로부터의 제거 시 겔이 여전히 매우 끈적거렸음
그런 다음, 샘플 B를 테스트하여 시간 경과에 따라 방출된 산소의 양을 결정하였다. 19mm 직경 천공기를 사용하여 폼을 절단함으로써 원하는 양의 테스트할 물질을 얻었다. 그런 다음, 샘플 B를 칭량하고 산소 측정을 위해 사용하였다. 파라필름 종이로 밀봉된 50mL 원추형 튜브에서 15mL의 초순수(diH2O)를 사용하여 모든 측정을 수행하였다. 상시, Ocean Optics((미국 플로리다주 더네린)로부터의 HYOXY 프로브를 구비한 NeoFox®산소 센서를 사용하여 10초마다 산소 측정을 기록하였다. 실온에서 15mL의 diH2O 내의 용존 산소량을 측정함으로써 기저선을 결정하였다. 그런 다음, 물에 1분 동안 질소 가스를 주입하였다. 질소 주입 후 용존 산소를 측정하였다. 그런 다음, 핀셋을 사용하여 샘플 B 폼을 물 속에 침지시켰다. NeoFox 산소 센서를 사용하여 시간 경과에 따라 발포 샘플 B에 의한 산소의 방출을 측정하였다. 원추형 튜브를 상시 밀봉된 상태로 유지하여 공기 외란을 방지하였다.
샘플 B는 21시간의 총 기간에 걸쳐서 물 속에 산소를 방출하는데 효과적이었다. 샘플 B는 물 속에 있는 30분 이내에 산소의 기저선 수준(9.96ppm)을 능가하였다. 샘플 B에 의한 산소의 초기 방출이 빠른 속도(3.5 시간에 30ppm의 산소에 도달)로 발생했지만, 용액 속의 높은 수준의 산소는 21시간까지의 기간 동안 지속되었다.
Halyard Health, LLC(미국 조지아주 애틀란타)로부터 입수한 OxyGenesys 상처 드레싱에 대한 산소 측정 값을 구하기 위해 동일한 절차를 수행하였다. 시간 경과에 따라 산소를 방출하는 샘플 B의 용량을 OxyGenesys 상처 드레싱의 것과 비교하였다. 예상외로, 샘플 B 폼은 OxyGenesys 드레싱보다 높은 산소 방출 용량을 갖는 것으로 입증되었다. 테스트되는 조건에서, 샘플 B 폼은 11시간의 시간 프레임 내에서 물질의 그램당 최대 645ppm 산소를 방출하였다. 한편, 이러한 동일 시간 프레임 동안, OxyGenesys 상처 드레싱만이 물질의 그램당 최대 555ppm의 용존 산소를 달성하였다 (5.4시간). 11시간의 시점에서, 샘플 B 폼은 여전히 산소를 방출하였지만, OxyGenesys는 이미 그의 피크에 도달하여 감소하기 시작하였다.
실시예 2
40g의 초흡수성 물질(SR1717), 40ml 물, 10.5ml 2N 수산화나트륨(산 형태로 존재하는 올리고머 아크릴레이트를 중성화하기 위해 약간 과잉의 염기가 첨가됨), 및 13.6g 17%의 과산화수소로 수용액을 준비하였다. 샘플을 4mm 두께의 10.5ⅹ10.5cm 겔 정사각형의 금형 내에 주입하였다. 그런 다음, 샘플을 4개의 동일한 정사각형으로 절단하였다. 각각에 17%의 과산화수소의 당량을 주입하였다. 물질이 모든 과산화물 액체를 흡수하면, 샘플을 60-90분 동안 80℃에서 대류 오븐 내에 두어 발포 샘플을 생성하였다. 통상적으로, 샘플은 폼 형성 동안에 크기 및 두께가 두배이다.
그런 다음, 이 샘플을 청크로 쪼개고 커피 분쇄기(코네티컷주 뉴브리튼 소재의 Black & Decker의 Smart Grind, 모델 CBG5) 안에 두고 가공하여 해염과 크기가 유사한 백색 입자를 얻었다.
다음에, 분말을 질소 제거된 물 속에서 테스트하여 얼마나 많은 산소가 분말에 의해 전달되는지를 결정하였다. 0.12g의 분말을 50ml의 질소 살포된 물(1.8ppm 산소, 19.2℃) 속에 넣고 방출된 산소를 측정한 바(HACH 용존 산소(DO) 프로브, 모델 HQ40d), 10분 후 15.2ppm 및 30분 후 14.1ppm인 것이 발견되었다. 따라서, 폼 매트릭스를 분말로 변환하는 것은 전달되는 산소의 양을 감소시키지만, 분말 형태로 사용 가능한 제품이면 여전히 충분하다는 것을 알 수 있다.
실시예 3
40g의 초흡수성 물질(SR1717), 40ml 물, 10.5ml 2N 수산화나트륨(산 형태로 존재하는 올리고머 아크릴레이트를 중성화하기 위해 약간 과잉의 염기가 첨가됨), 및 13.6g 17%의 과산화수소로 수용액을 준비하였다. 샘플을 4mm 두께의 10.5ⅹ10.5cm 겔 정사각형의 금형 내에 주입하였다. 그런 다음, 샘플을 4개의 동일한 정사각형으로 절단하였다. 각각에 17%의 과산화수소의 당량을 주입하였다. 물질이 모든 과산화물 액체를 흡수하면, 샘플을 60-90분 동안 80℃에서 대류 오븐 내에 두어 발포 샘플을 생성하였다. 통상적으로, 샘플은 폼 형성 동안에 크기 및 두께가 두배이다.
3mm 펀치를 사용하여 폼의 3mm 샘플을 절단하였다. 샘플은 2.9mg으로 칭량되었다. 이것을 2.5ml 질소 살포된 PBS 용액 안에 두고 5분 동안 부드럽게 교반하였다. HYOXY 프로브(미국 플로리다주 더네린 소재의 Ocean Optics)를 갖는 NeoFox 산소 센서를 사용하여 용존 산소 수준을 측정한 바, 6.126ppm인 것으로 측정되었다. 이것은 2143ppm/g의 폼 매트릭스로 계산한다. 바람직하게는, 본 명세서에서 설명되는 폐쇄 셀 폼 매트릭스는 실시예 3에서 전술한 테스트 방법을 사용하여 매트릭스의 그램당 적어도 1500ppm 산소의 최대 산소 방출을 전달하는 것을 제공한다.
본 개시의 요소 또는 본 개시의 바람직한 측면(들)을 소개할 때, 관사("a", "an", 및 "the")는 하나 이상의 요소가 존재함을 의미하고자 하는 것이다. "포함하는", "구비하는", "가지는"이라는 용어는 포괄적임을 의도한 것이며, 열거된 요소와는 다른 추가 요소가 있을 수 있음을 의미하는 것이다.
본 개시는 다양한 특정적이고 예시적인 양태와 기술을 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위 내에 남아있는 동안 많은 변형 및 수정이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 상술한 설명에 비추어 많은 대안, 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 범위 내에 있는 그러한 모든 대안, 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (23)

  1. 산소를 함유하는 폐쇄 셀 폼 매트릭스를 형성하는 방법으로,
    액체 초흡수성 물질을 제공하되, 상기 액체 초흡수성 물질은
    a. 적어도 15질량%의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염,
    b. 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르,
    c. 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜을 포함하는, 단계;
    수산화 알칼리 촉매를 첨가해서 하이드로겔 층을 형성하는 단계;
    상기 하이드로겔 층을 산소 전구체로 주입하는 단계; 및
    상기 하이드로겔 층을 가열하고 발포시켜서 상기 수산화 알칼리 촉매와 상기 산소 전구체를 반응시키고, 상기 산소를 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 가두는 것에 의해 산소를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염은 폴리아크릴산을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 메타크릴옥시-프로필-트리메톡시실란을 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜은 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수산화 알칼리 촉매는 수산화나트륨을 포함하는, 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 수산화 알칼리 촉매는 상기 액체 초흡수성 물질의 중량에 대하여 약 0.5중량% 내지 약 3중량%로 첨가되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 산소 전구체는 과산화수소를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 산소 전구체는 상기 액체 초흡수성 물질의 중량에 대하여 약 15중량% 내지 약 25중량%로 첨가되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수산화 알칼리 촉매 대 상기 산소 전구체의 몰비는 1.0:0.9 내지 0.9:1.0의 범위 내이고, 상기 수산화 알칼리 촉매는 산 성분 초흡수성 물질을 중성화하기 위해 추가량을 갖는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 초흡수성 물질은 폴리아크릴산의 주쇄에 공유 결합된 실라놀 가교결합제를 갖는 올리고머 폴리아크릴산의 수용액을 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄 셀 폼 매트릭스는 매트릭스의 그램당 적어도 1500ppm 산소의 산소를 전달하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 활성제를 첨가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 산소를 전달하기 위한 폐쇄 셀 폼 매트릭스로, 상기 매트릭스는
    a. 적어도 15질량%의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염,
    b. 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르,
    c. 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜을 포함하는, 초흡수성 물질; 및
    상기 초흡수성 물질 내에 갇힌 산소를 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 산소는
    수산화 알칼리 촉매를 상기 초흡수성 물질에 첨가해서 하이드로겔 층을 형성하고;
    상기 하이드로겔 층을 산소 전구체로 주입하고; 및
    상기 하이드로겔 층을 가열하고 발포시켜서 상기 수산화 알칼리 촉매와 상기 산소 전구체를 반응시키고, 상기 산소를 상기 폐쇄 셀 폼 매트릭스 내에 가둠으로써 산소를 생성하는 것에 의해, 생성되는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  15. 제13항에 있어서, 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산 또는 인산 또는 이들의 염은 폴리아크릴산을 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  16. 제13항에 있어서, 상기 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 메타크릴옥시-프로필-트리메톡시실란을 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  17. 제13항에 있어서, 상기 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜은 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  18. 제13항에 있어서, 시트 형태, 부직포 내 주입/부직포 상 코팅된 형태, 섬유 또는 분말 형태일 수 있는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  19. 제13항에 있어서, 상기 수산화 알칼리 촉매는 수산화나트륨을 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  20. 제13항에 있어서, 상기 수산화 알칼리 촉매는 상기 액체 초흡수성 물질의 중량에 대하여 약 0.5중량% 내지 약 3중량%로 첨가되는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  21. 제13항에 있어서, 상기 산소 전구체는 과산화수소를 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  22. 제13항에 있어서, 상기 산소 전구체는 상기 액체 초흡수성 물질의 중량에 대하여 약 15중량% 내지 약 25중량%로 첨가되는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
  23. 제13항에 있어서, 활성제를 더 포함하는, 폐쇄 셀 폼 매트릭스.
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