KR20180089029A - 3-d 프린팅과 전기방사를 이용한 상처 드레싱 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법은 키토산을 산성용매에 용해시켜 키토산 용액을 제조하는 단계(단계 1), 상처의 모양을 3D 스캐너를 이용하여 스캐닝 하는 단계(단계 2), 상기 스캐닝한 상처 모양 데이터를 3D 데이터로 편집하는 단계(단계 3), 상기 3D 데이터를 전송받아 3D 프린터를 통해 열가소성 폴리우레탄 재질로 지지대층을 형성하는 단계(단계 4) 및 상기 지지대층 상에 상기 키토산 용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계(단계 5)를 포함한다. 본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법에 의하면, 상처 모양에 따라 드레싱을 할 수 있어 상처가 깊은 경우에도 창상면과 밀착성이 우수하며 신축성과 내구성이 우수한 상처 드레싱을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 3-D 프린팅과 전기방사를 이용한 상처 드레싱 제조방법에 관한 것이다.
인체는 피부에 창상과 같은 결손 부위가 발생할 경우, 상기 결손 부위를 방어하고 자가 치유를 하려는 성질을 가지고 있는데 이런 경우에 결손 부위를 효과적으로 치유하고 그 치유 속도를 높이기 위한 보조제로서, 상처 드레싱이 사용된다. 이러한 상처 드레싱은 환부의 위치 및 종류에 따라 환부와 피복재가 적절히 밀착되어야 한다.
현재, 키토산은 무독성, 환경 친화성, 생분해성 및 생체 적합성이 우수하여 여러 의료용 분야에 많이 활용되고 있다. 하지만 기존의 기술에서는 깊은 상처 치료에 적합하면서 키토산의 기능성이 최대로 발휘되는 효과적인 형태의 제품은 아직 출시되지 않고 있다.
본 발명의 목적은 창상면과의 밀착성이 우수한 상처 드레싱을 제조하는 데 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법은 키토산을 산성용매에 용해시켜 키토산 용액을 제조하는 단계(단계 1), 상처의 모양을 3D 스캐너를 이용하여 스캐닝 하는 단계(단계 2), 상기 스캐닝한 상처 모양 데이터를 3D 데이터로 편집하는 단계(단계 3), 상기 3D 데이터를 전송받아 3D 프린터를 통해 열가소성 폴리우레탄 재질로 지지대층을 형성하는 단계(단계 4) 및 상기 지지대층 상에 상기 키토산 용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계(단계 5)를 포함한다.
상기 단계 1의 키토산 용액은 키토산 용액 100 중량%에 대하여 키토산을 2~3중량%, 폴리에틸렌옥사이드를 0.5 ~ 3 중량% 포함할 수 있다.
상기 단계 1의 산성용매는 트리플로오로아세트산일 수 있다.
상기 단계 5의 전기방사는 15 ~ 30 Kv 전압, 방사거리 7 ~ 20 cm 조건 하에서 수행할 수 있다.
상기 단계 4의 열가소성 폴리우레탄은 신율 250 ~ 350 %, 인장강도 10 ~ 15 MPa 일 수 있다.
상기 단계 4는, 필라멘트 수지 조성물로부터 필라멘트를 제조하는 단계, 및 상기 필라멘트를 압출기에 공급하여 사출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3D프린팅은, 140 ~ 180 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법에 의하면, 상처 모양에 따라 드레싱을 할 수 있어 상처가 깊은 경우에도 창상면과 밀착성이 우수한 상처 드레싱을 제조할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법에 의하면, 신축성과 내구성이 우수한 상처 드레싱을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법에 의해 제조된 상처 드레싱이 상처 부위에 부착된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법을 나타난 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예 및 비교 예를 따라 제조된 지지대층의 경계면을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상처 드레싱을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법을 나타난 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예 및 비교 예를 따라 제조된 지지대층의 경계면을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상처 드레싱을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 상처 드레싱 제조방법은 키토산을 산성용매에 용해시켜 키토산 용액을 제조하는 단계(단계 1), 상처의 모양을 3D 스캐너를 이용하여 스캐닝 하는 단계(단계 2), 상기 스캐닝한 상처 모양 데이터를 3D 데이터로 편집하는 단계(단계 3), 상기 3D 데이터를 전송받아 3D 프린터를 통해 열가소성 폴리우레탄 재질로 지지대층을 형성하는 단계(단계 4) 및 상기 지지대층 상에 상기 키토산 용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계(단계 5)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 키토산은 갑각류 껍질에서 추출한 천연고분자인 키틴을 강알칼리로 탈아세틸화하여 얻어진 고분자일 수 있으며, 이 때 탈아세틸화가 60 % 이상인 천연고분자일 수 있다. 먼저, 키토산을 산성용매, 바람직하게는 트리플루오로 아세트산을 용매로 하여 키토산 용액을 제조한다. 키토산은 pKa 6.3의 1차 아민 그룹을 포함하고 있기 때문에 트리플루오로아세트산과 같은 pH 6.0 이하의 희석된 산 용액에 쉽게 녹는다. 이 때 제조된 키토산 용액은 키토산을 2~3중량%, 폴리에틸렌옥사이드를 0.5 ~ 3 중량% 포함할 수 있다. 상기 농도 범위를 벗어나는 경우에는 전기방사에 맞는 적정 점도를 충족하지 않기 때문에 전기방사가 되지 않을 수 있다. 또한 폴리머의 혼합 비율에 따라 제조되는 섬유의 직경이 변할 수 있는데 나노 크기의 섬유를 제작하기 위하여 상기 범위의 혼합 비율이 적당하다.
본 발명의 실시 예에 따라 3D 프린팅으로 지지대층을 형성하고 전기방사법을 이용하여 상처 드레싱을 제조하는 단계를 도 2에 나타내었다. 3D 프린팅으로 지지대층을 만드는 단계는, 3D 스캐너가 환자의 상처부위를 스캔하여 상처 모양 데이터를 추출하고 이를 실제 상처 드레싱으로 제작될 영역에 대한 데이터인 3D 데이터로 편집하며, 3D 프린터가 상기 3D 데이터를 전송받아 상기 지지대층을 형성할 수 있다.
상기 3D 스캐너는 예를 들어, 도우넛 형태 등 공지된 다양한 종류의 것이 제한 없이 사용될 수 있으며, 단순히 신체의 외부 형상에 대한 데이터만을 추출할 수도 있으며, 또는 X레이 촬영모듈과 같이 신체 내부의 뼈 및 표피에 대한 데이터를 동시에 추출하는 기능을 포함할 수도 있다.
상기 3D 프린터는 공지된 다양한 방식이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 광경화성 수지방식(SLA : Stereo Lithographic Apparatus), 선택적 레이저 소결 조형 방식(SLS : Selective laser Sintering) 또는 압출적층조형방식(FDM : Focus Deposition Modeling) 등이 사용될 수 있다.
상기 FDM 방식은 압출기를 사용하여 열가소성 수지로 만들어진 필라멘트를 해당 수지의 용융온도로 가열된 노즐에 공급하여 사출시킨 다음, 상기 노즐을 수평방향으로 지정된 궤적을 따라 움직이며, 한 층을 다 쌓으면서 붙이고 정해진 양만큼 노즐을 수직방향으로 올리거나 작업 테이블을 내린 후, 다음 층을 쌓는 방식으로 3차원 물체를 제작하는 방법이다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 지지대층은 FDM 방식을 통해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 지지대층 형성 단계는, 필라멘트 수지 조성물로부터 필라멘트를 제조하는 단계 및 상기 필라멘트를 압출기에 공급하여 노즐을 통하여 프린팅 단계를 포함할 수 있다.
상기 프린팅 단계는 열가소성 폴리우레탄의 압출가공 온도인 140 내지 180 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 3D 프린팅을 위한 지지대층 조성물은 열가소성 폴리우레탄 재질을 포함할 수 있다. 상기 열가소성 폴리우레탄은 신율 250 ~ 350 %, 인장강도 10 ~ 15 MPa인 것이 바람직하다. 상기 신율 범위에서 상처 드레싱이 창상면에 적절하게 밀착되면서 환자의 움직임에 따른 불편을 최소화할 수 있다. 또한 상기 인장강도 범위에서 3차원적으로 상처 드레싱을 제작하기에 용이하다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 상처 드레싱은 지지대층 상에 창상 부위로부터 삼출하는 체액을 충분히 흡수할 수 있는 고분자를 함유하는 흡수고분자층을 더 포함할 수 있다. 상기 지지대층 또는 흡수고분자층 상에 나노섬유 층이 형성될 수 있다.
상기 나노섬유 층은 상기 키토산 용액을 전기방사 장치에 적용하여 나노섬유를 제조함으로써 형성될 수 있다. 전기방사에 통상 사용될 수 있는 전기방사 장치는 특별히 제한되지 아니하며, 나노섬유의 직경, 나노섬유의 굵기 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 고전압(5 ~ 50kV)을 걸어줄 수 있는 전기방사 장치가 널리 사용될 수 있다. 상기 나노섬유 층은 상처면에 인접하여 상처와 접촉하여 위치한다.
상기 단계 5의 전기방사는 15 ~ 30 Kv 전압, 방사거리 7 ~ 20 cm 조건 하에서 수행할 수 있다. 상기 조건에서 50 - 1,000 nm의 입경을 갖는 나노섬유가 용이하게 제조될 수 있다. 피부와의 접촉성, 창상피복재 내의 공극의 비율, 창상 피복재의 기계적 강도 등을 고려할 때, 100 ~ 1,000 nm, 더 바람직하게는 200 ~ 700 nm 의 직경을 갖는 나노섬유가 바람직하다.
결손부위의 추가감염을 방지하기 위하여, 상처 드레싱에 통상 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 첨가제의 예로는 가소제, 유연제, 항생제, 항미생물제, 세포, 효소, 항체, 안료 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상처 드레싱은 피부와의 밀착성 및 공기투과도가 우수하며 외부로부터의 세균의 침투에 의한 감염을 방지할 수 있으므로, 손상된 조직의 세포를 효율적으로 재생시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
<실시예 1>
트리플루오로아세트산 용액에 키토산을 녹여 2% 농도의 키토산 용액을 제조
하였다. 상처 모양을 3D 스캐너를 이용하여 스캐닝하여 3D 데이터로 편집한 후 3D프린터로 전송하였다. 열가소송 폴리우레탄 분말을 포함하는 지지대층 조성물을 19Ø의 이축압출기에 공급하여 160℃ 의 온도에서 직경 1.8mm의 FDM방식의 3D프린팅용 필라멘트를 제조하였다. 상기 키토산 용액을 저장소에 충전하고, 전기 방사법을 이용하여 지지대층 상에 나노섬유를 제조하였다. 상기 전기 방사법을 위해서는 전기 방사기(DH High Voltage Generator, CPS-40K03VIT)를 사용하였으며, 전기 방사기의 입구 지름은 0.5 mm, 용액의 방출 속도는 0.5 ml/분으로, 전압은 20 V, 전기장의 거리는 20 cm로 하였다. 지지대층 상에 일정 시간 이상 용액을 방사하여 두께 0.2 mm-0.5 mm의 나노섬유를 제조하였다.
<실시 예2>
상기 실시 예1에서 키토산 용액의 농도를 5 중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시 예 1과 동일하게 반응을 수행하였다.
<비교 예1>
상기 실시 예1에서 열가소성 폴리우레탄 대신 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고 상기 실시 예1과 동일하게 반응을 수행하였다.
<비교 예2>
상기 실시 예1에서 열가소성 폴리우레탄 대신 폴리락트산을 사용한 것을 제외하고 상기 실시 예1과 동일하게 반응을 수행하였다.
<실험 예1>
상기 실시 예1, 비교 예1, 2에서 제조한 나노섬유 표면을 주사 전자 현미경으로 관찰하고, 그 결과를 각각 도 3 내지 도 5에 나타내었다. 도 4에서 보여지는 바와 같이, 폴리프로필렌의 경우 지지대층 경계면이 뚜렷하지 못했고 도 5의 경우 경계면이 서로 달라 붙는 현상이 관찰되었다. 이에 비해 도 3의 경우 경계면이 뚜렷하고 서로 달라 붙는 현상이 관찰되지 않아 신축성 및 내구성 측면에서 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험 예2>
상기 실시 예 1 및 2에 따라 제조된 상처 드레싱을 주사전자현미경으로 관찰하여 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다. 그 결과, 키토산 용액의 농도가 2 중량%일 때 접착 상태가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
10: 나노섬유층
20: 흡수고분자층
30: 지지대층
20: 흡수고분자층
30: 지지대층
Claims (7)
- 키토산을 산성용매에 용해시켜 키토산 용액을 제조하는 단계(단계 1);
상처의 모양을 3D 스캐너를 이용하여 스캐닝 하는 단계(단계 2);
상기 스캐닝한 상처 모양 데이터를 3D 데이터로 편집하는 단계(단계 3);
상기 3D 데이터를 전송받아 3D 프린터를 통해 열가소성 폴리우레탄 재질로 지지대층을 형성하는 단계(단계 4); 및
상기 지지대층 상에 상기 키토산 용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계(단계 5)를 포함하는 상처 드레싱 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 1의 키토산 용액은,
키토산 용액 100 중량%에 대하여 키토산을 2~3중량%, 폴리에틸렌옥사이드를 0.5 ~ 3 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 드레싱 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 1의 산성용매는 트리플루오로아세트산인 것을 특징으로 하는 상처 드레싱 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 5의 전기방사는,
15 ~ 30 Kv 전압, 방사거리 7 ~ 20 cm 조건 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 상처 드레싱 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 4의 열가소성 폴리우레탄은,
신율 250 ~ 350 %, 인장강도 10 ~ 15 MPa 인 것을 특징으로 하는 상처 드레싱 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 4는,
필라멘트 수지 조성물로부터 필라멘트를 제조하는 단계; 및
상기 필라멘트를 압출기에 공급하여 사출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 드레싱 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 3D프린팅은, 140 ~ 180 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 상처 드레싱 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020170013580A KR20180089029A (ko) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | 3-d 프린팅과 전기방사를 이용한 상처 드레싱 제조방법 |
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ID=63230006
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-
2017
- 2017-01-31 KR KR1020170013580A patent/KR20180089029A/ko not_active Application Discontinuation
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