KR20200018140A - 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유한 알긴산 히드로겔 및 이의 용도, 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔 및 이의 제조방법을 제공하며 상처 드레싱제로 이용할 수 있다.
Description
항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유한 알긴산 히드로겔의 제조방법 및 이에 따라 제작된 알긴산 히드로겔 및 이의 용도에 관한 것이다.
인류는 미생물에 의한 감염성 질환에 대비하고 치료를 목적으로 은(Ag) 또는 구리(Cu)와 같은 금속계 항균 물질을 이용하여 왔다. 은(Ag)은 독성이 없고, 인체에 유해하지 않으며, 미생물 체내의 신진대사 기능을 다방면으로 억제하여 여러 유해 세균을 죽이는 것으로 알려져 있다. 또한, 은(Ag)이 방출하는 은 이온(Ag+)은 전기적 능력으로 인해 미생물의 생식기능에 영향을 주어 항균 및 살균 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 구리(Cu)는 은과 마찬가지로 금속 고유의 항균 작용을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서 항균성이 우수한 금속 입자를 의료용으로 사용할 수 있는 소재에 대한 연구가 활발하다.
선행문헌 1은 다림질한 거즈 원단에 나노사이즈의 은을 접착제를 사용하여 캡슐 형태로 부착시키고 표면적을 늘릴 수 있는 형태로 제작함에 따라 은성분의 용이한 탈락을 방지하고 장기간 효능을 유지할 수 있는 의료용 거즈를 제공하고자 한다. 그러나 이러한 방법은 은코팅에 다량의 은을 사용함에 따라 경제적이지 못하고, 평면 구조인 기존의 거즈로는 입체적인 상처 부위에 고정이 어려운 한계점이 있다. 본 발명자들은 항박테리아 효능을 가지면서도 상처 부위 맞춤형 겔을 제공할 수 있는 의료용 소재를 개발하고자 연구를 거듭한 끝에 본 발명을 완성하였다.
일 양상은 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조방법을 제공하는 것이다.
다른 일 양상은 상기 제조방법으로 제조된 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 제공하는 것이다.
다른 일 양상은 상기 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 포함하는 상처 드레싱제를 제공하는 것이다.
일 양상은
항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유, 알긴산 또는 알긴산 염의 수용액, 및 일차 가교제를 혼합하여 일차 가교된 나노섬유 및 알긴산 또는 알긴산 염의 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합 용액에 이차 가교제를 첨가하여 이차 가교된 알긴산 히드로겔을 제조하는 단계; 를 포함하는, 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조방법을 제공한다.
다른 일 양상은 상기 제조방법으로 제조된 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 제공한다.
다른 일 양상은 상기 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 포함하는 상처 드레싱제를 제공한다.
일 구체예에 따른 제조방법은 조절 가능한 기계적 강도를 나타내며, 원하는 크기 및 형상으로의 제작이 용이하고 간편한 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 목적하는 나노섬유 함유 알긴산 히드로겔의 제작에 소요되는 시간을 크게 감소시킬 수 있으므로 시간적 효율성이 우수하다. 이에 따라 제조된 알긴산 겔은 항균력이 우수하여 박테리아 치료에 이용될 수 있고, 상처부위 적용 시 원하는 크기 및 형태로 쉽게 고정될 수 있는 환자 맞춤형 겔을 제공할 수 있으므로, 상처 드레싱제로서 우수하다.
도 1은 일 구체예에 따른 나노섬유에 항균성 금속 나노입자인 은(Ag) 입자를 흡착시켜서 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다. 하이드록시 그룹이 표면에 노출된 나노섬유를 TEMPO, NaBr, NaClO와 반응시켜 나노섬유 표면을 카르복실기로 표면개질을 하였다. 표면개질된 나노섬유에 은 이온(Ag+)이 흡착되고, 흡착된 은 이온은 포름알데하이드 수용액에 의해서 은입자로 환원되어 나노섬유에 흡착된다.
도 2는 알긴산 용액에 은 나노입자가 흡착된 나노섬유 및 가교제를 혼합 및 겔화시킴에 따른, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔(AL/AgNP@T-NF hydrogel)을 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다. 알긴산 수용액에 황산칼슘을 넣어 일차 가교를 형성시킨 후, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유와 함께 혼합하여 염화칼슘을 이용하여 이차 가교를 통해, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 하이드로겔을 제조한다.
도 3은 일 구체예에 따라 제조된 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 이용하여 대장균(Escherichia coli)에 대한 항박테리아 효능을 확인한 이미지이다. 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 대장균(Escherichia coli)이 들어있는 액체 배지에 넣어 항박테리아 효능을 확인한 결과이다.
도 4는 표면개질된 나노섬유(AgNP@T-NF)와 표면개질되지 않은 나노섬유 (AgNP@ NF)에 대하여 은(Ag) 나노입자 흡착율을 실험한 결과를 나타낸다.
도 2는 알긴산 용액에 은 나노입자가 흡착된 나노섬유 및 가교제를 혼합 및 겔화시킴에 따른, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔(AL/AgNP@T-NF hydrogel)을 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다. 알긴산 수용액에 황산칼슘을 넣어 일차 가교를 형성시킨 후, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유와 함께 혼합하여 염화칼슘을 이용하여 이차 가교를 통해, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 하이드로겔을 제조한다.
도 3은 일 구체예에 따라 제조된 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 이용하여 대장균(Escherichia coli)에 대한 항박테리아 효능을 확인한 이미지이다. 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 대장균(Escherichia coli)이 들어있는 액체 배지에 넣어 항박테리아 효능을 확인한 결과이다.
도 4는 표면개질된 나노섬유(AgNP@T-NF)와 표면개질되지 않은 나노섬유 (AgNP@ NF)에 대하여 은(Ag) 나노입자 흡착율을 실험한 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 전체가 참고로 통합된다.
일 양상은
항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유, 알긴산 또는 알긴산 염의 수용액, 및 일차 가교제를 혼합하여 일차 가교된 나노섬유 및 알긴산 또는 알긴산 염의 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합 용액에 이차 가교제를 첨가하여 이차 가교된 알긴산 히드로겔을 제조하는 단계; 를 포함하는, 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "항균성"은 적어도 몇 종의 미생물을 죽이거나, 적어도 몇 종의 미생물의 증식 또는 번식을 억제하는 능력을 말하며, "항박테리아"로도 사용된다. 상기 용어는 하나 이상의 미생물에 유해한 임의의 화합물, 제제, 생성물 또는 공정에 관한 것일 수 있다. 예를 들어 하나 이상의 미생물은 "항균성" 생성물 또는 공정에 의해 사멸될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "항균성 금속"은 항균력을 나타내는 금속으로서, 미생물을 사멸하거나 억제할 수 있는 금속을 말한다. 상기 금속은 미생물에 대한 독성을 지님과 동시에 인체에 무해하거나 독성이 강하지 않고 안전한 금속일 수 있다. 일 구체예에서 상기 항균성 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 망간(Mn), 아연(Zn), 또는 이들의 조합을 말한다. 상기 항균성 금속은 상기 언급된 금속들의 1가, 2가, 3가, 또는 4가 양이온 예컨대 은이온(Ag+), 구리이온(Cu+), 금이온(Au3+), 백금이온(Pt4+), 망간이온(Mn2+), 아연이온(Zn2+)을 포함한다.
예를 들어, 상기 항균성 금속은 은(Ag) 또는 구리(Cu)일 수 있다. 은(Ag)은 인체에 해가 없고 독성이 없으며, 미생물 체내의 신진대사 기능을 다방면으로 억제하여 여러 종류의 유해 세균을 죽이는 것으로 알려져 있다. 특히 항균제로 사용된 은(Ag)의 경우는 항균활성이 뛰어나고 인체에 무독성, 무자극성일 뿐만 아니라, 화학적으로 내구성을 가지고 내열성이 우수하며, 장기간에 걸쳐 은 이온(Ag+)을 방출하여 항균 지속성이 우수하다. 상기 금속 은(Ag)이 방출하는 은 이온(Ag+)은 전기적 능력으로 인해 미생물의 생식기능에 영향을 주어 향균 및 살균 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 구리(Cu)는 은과 마찬가지로 금속 고유의 항균작용을 갖는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 금속계 항균 물질은 미생물에 의한 감염성 질환에 대비하고 치료를 목적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "나노입자"는 크기가 1 마이크로미터 미만인 입자를 지칭한다. 상기 나노입자는 입자의 평균 최장 치수를 지칭하는 평균 입자 크기가 예를 들어 1000 나노미터 이하, 500 나노미터 이하, 200 나노미터 이하, 100 나노미터 이하, 75 나노미터 이하, 50 나노미터 이하, 40 나노미터 이하, 25 나노미터 이하, 또는 20 나노미터 이하일 수 있다. 일 구체예에서, 항균성 금속 나노입자는 1 내지 50 나노미터일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "나노섬유(nano fiber)란"는 지름이 1 마이크로미터 미만, 예를 들어 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(micro fiber)를 지칭하는 것으로서, 전기방사에 의한 전기장에 의해 생산되는 것을 말한다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다. 이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 10 내지 1000 나노미터의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다. 또한, 전기방사에 의해 제조되는 나노섬유는 부피에 비하여 표면적이 매우 크고, 수십 내지 수백 나노미터의 섬도로 이루어져 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 나노섬유의 직경은 1000 나노미터 이하, 500 나노미터 이하, 200 나노미터 이하, 100 나노미터 이하, 75 나노미터 이하, 50 나노미터 이하, 40 나노미터 이하, 25 나노미터 이하, 또는 20 나노미터 이하일 수 있다. 일 구체예에서 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유의 평균 직경은 20 내지 50 나노미터일 수 있다.
상기 나노섬유는 일반 섬유에 비하여 낮은 밀도와 단위 부피당 표면적이 매우 큰 특징을 가지고 있다. 따라서, 표면에 기능성 그룹의 도입, 원자 또는 이온의 반응, 나노입자의 흡착을 비교적 용이하게 할 수 있다. 나노섬유로의 항균성 금속 나노입자 도입을 더욱 용이하게 하기 위하여 나노섬유의 표면을 개질할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "표면개질"은 재료의 표면으로부터 수 ㎚ ~ 수 ㎛ 이내의 범위에 있는 표면만을 적당한 공정을 통해 특성을 변화시키는 것을 말하며, 다양한 물리·화학적 반응이 사용될 수 있고, 화학적 처리, 프라이머 처리, 연마 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 화학적 처리는 산, 알칼리 및 산화제 등으로 표면의 이물질을 제거하는 동시에 표면을 화학적으로 변화시켜 물리·화학적 특성을 개질시키는 방법을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "표면개질된 나노섬유"는 화학적 처리, 프라이머 처리, 연마 등에 의하여 표면의 물리·화학적 특성이 개질된 나노섬유를 말한다. 상기 나노섬유는 은 나노입자의 흡착을 위하여 표면개질된 나노섬유 일 수 있다.
일 구체예에서 상기 표면개질된 나노섬유는 카르복시 음이온기(-COO-)로 표면개질된 나노섬유일 수 있다. 일 구체예에서 상기 표면개질되 나노섬유는 표면개질되지 않은 나노섬유보다 은 나노입자의 흡착 효율을 약 10배 이상 증가시킬 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "흡착(adsorption)"은 표면이나 계면에서 분자 또는 이온이 상의 내부에 비하여 농축되는 현상을 말하며, 물리적 흡착과 화학적 흡착을 포함한다. 물리적 흡착은 이중극자-이중극자 상호작용(dipole-dipole interaction), 유발 이중극자(induced dipole)와 같은 2차 인력에 의한 흡착을 말한다. 화학즉 흡착은 전자 이동을 수반하는 화학적 결합에 의한 흡착을 말한다. 예를 들어, 금속 양이온은 나노섬유 표면에 존재하는 음이온성 작용기에 화학적 결합에 의한 흡착을 나타낼 수 있다.
일 구체예에 따른 항균성 금속 나노입자는 표면개질된 나노섬유에 결합할 수 있으며, 예를 들어, 흡착되어 결합될 수 있다. 일 구체예에 따른 항균성 금속 나노입자는 카르복시 음이온기(-COO-)로 표면개질된 나노섬유에 흡착될 수 있다. 상기 카르복시 음이온기(-COO-)로 표면개질된 나노섬유는 양이온인 금속 이온과 이온 결합을 형성하여 항균성 금속 나노입자의 흡착 효율을 개선할 수 있다.
일 구체예에서 상기 표면개질된 나노섬유는 나노섬유의 표면에 노출된 히드록시기를 카르복시기로 산화시킨 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 산화는 하나 이상의 산화제의 조합을 사용한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 산화는 NaClO/TEMPO/NaBr, Ca(ClO)2/TEMPO/NaBr, TCCA/TEMPO, DMSO/SO3-Py/Et3N, NaNO2/FeCl3/TEMPO/공기(air), NaNO2/FeCl3/TEMPO/O2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 그룹을 사용한 것일 수 있다. 일 구체예에서 상기 나노섬유의 표면개질은 차아염소산나트륨, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실 자유 라디칼, 및 브롬민화나트륨 (NaClO/TEMPO/NaBr)의 혼합물의 첨가에 의한 것일 수 있다. 일 구체예에서 상기 NaClO/TEMPO/NaBr의 혼합 비율은 0.5mmol 내지 5mmol : 0.05mmol 내지 0.25mmol : 1mmol 내지 6mmol일 수 있다.
용어 "TEMPO"는 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실 자유 라디칼(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl free radical)의 약어를 말한다.
용어 "TCCA"는 트리클로로이소시아누르산(trichloroisocyanuric acid)의 약어를 말한다. 용어 "SO3-Py"는 설퍼 트리옥사이드 피리딘(sulfur trioxide pyridine)을 말한다.
일 구체예에서 상기 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유는,
히드록시기(-OH)가 노출된 나노섬유의 표면을 산화시켜서 나노섬유의 표면을 카르복시 음이온(-COO-)기로 개질하는 단계; 및
상기 표면개질된 나노섬유에 항균성 금속의 양이온을 포함하는 용액을 첨가하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조된 것일 수 있다.
일 구체예에서 상기 금속 나노입자를 나노섬유의 표면에 흡착시키는 단계는 나노섬유에 질산은(AgNO3), 질산구리(CuNO3), 염화금(AuCl3), 염화백금(PtCl4), 염화구리(CuCl2), 황산구리(Cu2SO4), 또는 이들의 조합을 포함하는 용액을 첨가하는 것을 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 금속 나노입자를 나노섬유의 표면에 흡착시키기 위하여 적절한 금속 이온의 수용액 예컨대 10 내지 100Mm을 나노섬유와 혼합시킬 수 있다. 이어서 금속 이온의 성질에 따라 반응액의 온도 및 반응 시간을 적절하게 조절할 수 있다. 상기 반응액의 온도는 1 내지 100℃ 일 수 있다. 상기 반응 시간은 0.5 내지 12 시간일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 시간은 0.5 내지 6 시간, 예컨대 1 내지 3 시간일 수 있다. 예를 들어 은(Ag) 이온을 포함하는 수용액을 나노섬유의 표면에 흡착시키기 위하여 37℃에서 1시간 동안 반응시킬 수 있다. 이어서 반응액에 환원제를 첨가하여 금속 이온을 금속 나노입자로 환원시킬 수 있다.
일 구체예에서 상기 환원제로는 금속 이온의 성질에 따라 포름알데히드 수용액(HCHO), 글리옥실산(CHOCOOH) 아세트알데하이드(CH3CHO) 등을 사용할 수 있다. 일 구체예에서 상기 환원제는 포름알데히드 수용액(HCHO)일 수 있다.
일 구체예에서 상기 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유는 알긴산 또는 알긴산 염의 수용액에 첨가되어 가교제와 함께 혼합될 수 있다. 상기 알긴산 수용액 또는 알긴산 염의 수용액은 알긴산나트륨, 알긴산칼륨 등의 알긴산염을 포함하는 수용액, 또는 갈조류에 포함되는 다당류로부터 추출한 알긴산 또는 그의 염을 포함하는 수용액일 수 있다.
일 구체예에 따른 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔은 가교제의 단계적 첨가, 예컨대 일차 가교제 및 이차 가교제의 첨가에 따라 점진적으로 가교된 알긴산 히드로겔을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 “알긴산(alginic acid 또는 alginate)”은 미역, 다시마와 같은 갈조류에서 추출되고, 다양한 의공학적인 응용에 이용되는 천연고분자를 말한다. 알긴산은 생체적합성이 뛰어나고 독성이 낮을 뿐만 아니라, 2가 양이온(예를 들어 Ca2+)과 결합하여 히드로겔을 생성할 수 있다. 알긴산의 분자구조는 D-만누론산과 L-글루론산이 블록공중합체 형태를 이루고 있고, L-글루론산 블록이 2가 양이온과 결합하여 히드로겔을 형성하기 때문에 L-글루론산 블록의 길이가 알긴산 히드로겔의 물리적인 성질을 결정하는 중요한 요소일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 “히드로겔(hydrogel)”은 수화젤이라고도 하며, 물을 분산매로 하는 겔을 말한다.
일 구체예에 따른 알긴산 히드로겔은 가교제의 첨가에 따라 가교된 형태일 수 있다. 예를 들어, 알긴산 히드로겔(alginate hydrogel)은 칼슘과 같은 2가 양이온 존재 하에서 겔화(gelation)되고, 겔화시킨 양이온이 사라지면 다시 용해되는 성질을 가지고 있다.
일 구체예에서 상기 알긴산 용액은 약 0.5 내지 3.0% 수용액일 수 있다. 일 구체예에서 상기 알긴산 용액은 약 0.5 내지 2.0% 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 알긴산 용액은 2.0% 수용액일 수 있다. 상기 기재된 범위를 벗어날 경우 나노섬유 및 일차 가교제의 첨가에도 불구하고 너무 묽거나 너무 진해서 겔 형성에 적절하지 못할 수 있다. 일 구체예에서 2.0% 의 알긴산 용액은 일차 가교제의 첨가제 의해 적절한 점도를 형성하여 겔 형성에 적절할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "가교"는 통상적으로 화학적 가교 또는 열처리에 의한 가교일 수 있으며, 예를 들어 화학적 결합에 의한 연결을 의미할 수 있다. 예를 들어, 가교는 안정된 형태의 기계적 강도를 부여할 수 있는 결합의 형성을 의미할 수 있다. 상기 가교 결합을 형성하기 위한 "가교제"로서 예를 들어, 황산칼슘(CaSO4), 염화칼슘(CaCl2), 염화나트륨(NaCl), 염화바륨(BaCl2), 염화스트론튬(SrCl2), 또는 이들의 조합 또는 이들을 포함하는 수용액을 사용할 수 있다.
상기 가교제는 첨가 순서에 따라 "일차 가교제" 또는 "이차 가교제"로 지칭될 수 있다. 일 구체예에서 상기 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔은 가교제의 순차적인 첨가에 따라 단계적으로 가교 결합됨에 따라 기계적 강도를 점차적으로 증진시킬 수 있다. 이에 따라 제작된 겔은 크기나 모양을 자유자재로 변경할 수 있으므로 환자 맞춤형 겔을 제공할 수 있다.
일 구체예에 따른 제조방법에서 "일차 가교제"는 알긴산 용액에 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 가할 때 함께 첨가될 수 있다. 일 구체예에 따른 제조방법에서 "일차 가교제"는 나노섬유를 함유하는 알긴산 겔의 일차적인 형태를 유지하기 위해 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 일차 가교제가 첨가된 나노섬유를 함유하는 알긴산 용액은 반-고체화(half-solidification) 상태일 수 있다. 상기 반고체화 또는 반고형화 상태인, 일차 가교제가 첨가된 나노섬유를 함유하는 알긴산 용액 또는 알긴산 겔은 주입(injection) 하고자 하는 몰드(mold)에 따라 자유롭게 형태가 변화할 수 있다. 상기 일차 가교제는 알긴산의 이온 가교(ionic cross-linking)를 형성할 수 있는 2가 양이온(예를 들어 Ca2+ 또는 Ba2+)일 수 있다. 일 구체예에서 상기 일차 가교제는 칼슘 이온(Ca2+)을 포함하는 물질일 수 있다. 알긴산 용액 또는 알긴산 염 예컨대 알긴산나트륨의 수용액과 칼슘 양이온과의 반응은 열 불가역성이며 내열성의 성질을 나타낼 수 있다. 또한, 알긴산 이온과 칼슘 이온의 반응은 순식간에 이루어지므로 알긴산 이온과 칼슘 용액이 접하는 부분에서 겔화 반응이 진행되고, 칼슘 용액과의 계면에서 멀어질수록 칼슘 이온이 침투하지 않아 칼슘 이온과 반응하지 않을 수 있다. 그 결과 제조되는 알긴산 칼슘 겔은 바깥쪽은 단단하게 소수화되어 있어도, 내부에는 칼슘 이온이 침투하지 않아 반응이 진행되지 않기 때문에 연한 겔인 형태일 수 있다.
일 구체예에서 상기 일차 가교제로서 황산칼슘(CaSO4) 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 황산칼슘(CaSO4)은 물에 대한 용해도가 약 0.2% 정도로 작기 때문에 가교 결합의 반응 속도를 늦추고 적절한 점도를 형성하게 하므로 일차 가교제로서 바람직하다. 상기 황산칼슘 용액은 약 0.05 내지 2.0% 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 황산칼슘 용액은 약 0.01 내지 1.0% 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 황산칼슘 용액은 약 0.5% 수용액일 수 있다. 상기 기재된 범위를 벗어날 경우 가교 결합이 충분하지 못하거나, 겔 형성에 적절하지 못할 수 있다. 일 구체예에서 일차 가교제로서 약 0.5% 수용액은 충분한 가교 결합을 형성하고 적절한 점도의 겔을 형성할 수 있다.
일 구체예에 따른 제조방법에서 "이차 가교제"는 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유 및 알긴산 용액의 혼합 용액의 겔화 정도를 높이기 위하여 첨가될 수 있다. 일 구체예에 따른 제조방법에서 "이차 가교제"는 나노섬유를 함유하는 알긴산 겔의 기계적 강도를 더욱 증가시키고, 고체화 또는 고형화를 더욱 강화하기 위하여 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 이차 가교제가 첨가된 나노섬유를 함유하는 알긴산 용액은 고체화(solidification) 상태일 수 있다. 상기 고체화 또는 고형화 상태인, 이차 가교제가 첨가된 나노섬유를 함유하는 알긴산 겔은 기계적 강도가 증가되어 일정한 형상을 보다 잘 유지할 수 있다. 일 구체예에서 상기 이차 가교제로서 염화칼슘(CaCl2) 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 염화칼슘(CaCl2)은 물에 대한 용해도가 약 0.72%로 크기 때문에 빠른 가교 결합을 형성하여 알긴산 겔의 기계적 강도를 강하게 할 수 있으므로 이차 가교제로서 바람직하다. 상기 염화칼슘 용액은 약 0.05 내지 2.0% 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 염화칼슘 용액은 약 0.01 내지 1.0% 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 염화칼슘 용액은 약 1.0% 수용액일 수 있다. 상기 기재된 범위를 벗어날 경우 가교 결합이 충분하지 못하거나, 겔 형성에 적절하지 못할 수 있다. 일 구체예에서 이차 가교제로서 약 1.0% 수용액은 기계적 강도를 높인 겔을 형성할 수 있다.
일 구체예에서 상기 가교는 0.5% 황산칼슘으로 일차 가교 결합된 약 2.0% 알긴산 용액에 1% 염화칼슘 수용액을 첨가함에 따라 이차 가교 결합된 것일 수 있다.
일 구체예에 따른 제조방법은 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 원하는 크기 및 모양으로 용이하고 간편한 방법으로 제작할 수 있다. 예를 들어, 상기 제조방법은 24 시간 미만, 구체적으로 12시간 이내, 보다 구체적으로 6 시간 이내, 예컨대 3 시간 이내 제작이 가능하다.
일 구체예에 따른 제조방법에서 가교 결합된 알긴산-나노섬유의 겔을 성형하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 원하는 형상을 가진 몰드에 부어 성형하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 성형 단계는 알긴산-나노섬유의 겔을 원하는 형상으로 변형하기 위한 단계로서 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsioxance: PDMS) 몰드에 제조된 겔을 부어서 제작할 수 있다.
일 구체예에서 나노섬유는 합성 또는 천연의, 생분해성 또는 생체 적합성의 인체 적용이 가능한 다양한 고분자 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 일 구체예에서 상기 나노섬유는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate; PET), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(락티드-코-글리코라이드)(PLGA), 폴리락타이드(PLA), 폴리글라이콜산(PGA), 폴리(L-락트산-코-에틸렌 글리콜)(PLLA-PEG), 폴리(비닐알콜)(PVA), 폴리카프로락톤-폴리에틸렌이민(PCL-PEI) 블록공중합체, 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA), 셀룰로스(Cellulose), 젤라틴, 키틴, 키토산, 콜라겐, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나로부터 제조될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 일 양상은 상기 방법으로 제조된 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 제공한다. 일 구체예에서 상기 금속 나노입자는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 또는 이들의 조합, 또는 이들의 이온일수 있다. 예를 들어, 상기 금속 나노입자는 은(Ag) 또는 은 이온(Ag+)일 수 있다. 일 구체예에서 상기 겔은 은(Ag) 또는 은 이온(Ag+)의 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔일 수 있다.
다른 일 양상은 상기 항균성 금속 나노입자 흡착된 나노섬유를 함유하는 가교된 알긴산 히드로겔을 포함하는 상처 드레싱제를 제공한다.
상기 드레싱제는 항균성, 생체 적합성, 통기성, 흡수성, 접착성이 우수하여 특별한 도구 없이 손쉽게 사용이 가능할 뿐만 아니라 상처 또는 흉터 치유에도 우수하다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "이들의 조합"은 마쿠시 형식으로 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 물리화학적 연결기, 작용기를 두고 물리적으로 또는 화학적으로 연결되어 있는 경우를 포함하며, "간접적으로 연결"되어 있는 경우를 포함한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조
나노섬유(NF)를 표면개질시킨 후 표면개질된 나노섬유(T-NF)의 표면에 항균성 금속 나노입자를 흡착시켜서 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 제조하였다. 도 1은 일 구체예에 따른 표면개질된 나노섬유(T-NF)에 항균성 금속 나노입자인 은(Ag) 입자를 흡착시켜서 은 나노입자가 흡착된 나노섬유(AgNP@T-NF)를 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다.
도 1에서와 같이 먼저 표면에 하이드록시기를 가지는 나노섬유(NF) (0.648g)를 준비하였다. 상기 나노섬유에 산화제로서 NaClO (0.5ml, 0.88mmol)/TEMPO (10mg, 0.065mmol)/NaBr (0.21g, 2mmol)을 첨가하여 카르복실기로 표면개질된 나노섬유를 제조하였다(T-NF). 이어서 표면개질된 나노섬유(45mg)에 10mM 질산은(AgNO3) 수용액(30mL)을 가하여 37℃에서 1 시간 동안 반응시켜서 표면에 은 이온(Ag+)이 흡착된 나노섬유(Ag+@T-NF)를 제조하였다. 여기에 0.1% 포름알데히드 수용액(HCHO)(30mL)을 첨가하여 20분 동안 환원 반응시킨 후에 은 나노입자가 흡착된 나노섬유(AgNP@T-NF)(45mg)를 얻었다. 상기 제조된 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 일차 가교제와 함께 알긴산 용액에 첨가하여 혼합 용액으로 하고, 이어서 이차 가교제를 첨가하여 겔화시켰다. 도 2는 알긴산 용액에 은 나노입자가 흡착된 나노섬유 및 가교제를 혼합 및 겔화하여 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 가교된 알긴산 겔을 제작하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2에서와 같이 상기 제조된 2% 알긴산 용액(2% Al solution)(1mL)에 일차 가교제인 0.5% 황산칼슘(CaSO4) 용액(1mL)과 혼합한 후, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유(AgNP@T-NF)(15mg, 1ml)를 첨가 및 혼합하여 반-고체화(half-solidification)된 혼합 용액, 즉 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 반-고체화된 알긴산 용액(AL/AgNP@T-NF solution)을 얻었다. 상기 1차 가교제에 의한 고체화는 약한 가교결합을 통해 서서히 발생하였다. 이어서, 은 나노입자가 흡착된 나노섬유가 포함된 알긴산 하이드로겔을 정확한 모양 형성을 위해 PDMS 몰드에 부은 후, 이차 가교제인 1% 염화칼슘(CaCl2) 수용액(10mL)을 부어서 히드로겔화시켰다. 상기 2차 가교제에 의한 고체화는 즉각적으로 이루어졌다. 그 결과 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로젤(AL/AgNP@T-NF hydrogel)을 얻었다.
이로부터 일차 가교제 및 이차 가교제를 사용하는 방법에 의해 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 알긴산과 순차적으로 혼합하여 알긴산 겔을 제조함에 따라 알긴산 겔의 가교 결합에 따른 겔화 정도를 조절하고, 기계적 강도를 점차적으로 증진시켜서 원하는 크기 및 모양으로 나노입자를 함유하는 알긴산 겔을 제조할 수 있음을 확인하였다.
시험예 1 : 항박테리아 효능 확인
상기 실시예 1에서 제조한 나노섬유를 대장균(Escherichia coli)이 들어있는 LB 브로스 배지(LB broth media)에 첨가하고) 12시간 동안 반응시킨 후에 공초점레이저주사현미경 (Confocal Laser Scanning Microscope)으로 관찰하여 항박테리아 효능을 확인하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3은 일 구체예에 따라 제조된 은 나노입자가 흡착된 나노섬유를 이용한 항박테리아 효능을 확인한 이미지이다. 상기 도 3은 박테리아에 나노입자가 흡착된 나노섬유를 처리한 후 각각 초기(0h), 3시간 후(3h), 12시간 후(12h) 관찰한 결과이다. 상기 도 3은 제작된 은 나노입자가 흡착된 나노 섬유를 이용하여 항 방테리아 효능을 확인한 CLSM 이미지를 나타낸다. 각 실험군은 박테리아가 들어있는 액체배지에 은 나노입자가 흡착된 나노섬유(AgNP@T-NF) 그룹과 은 이온이 흡착된 나노섬유(Ag+@T-NF) 그룹, 아무것도 넣지 않은 그룹(대조군, control)을 나타낸다.
도 3에서와 같이 은 나노입자가 존재하는 나노섬유가 박테리아의 성장을 억제하고 사멸시키는 것으로 확인할 수 있었다.
비교예 1 : 은 나노입자가 흡착된 표면개질되지 않은 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조
나노섬유에 산화제를 첨가하여 카르복실기로 표면개질화시키는 단계를 포함하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정에 의해 은 나노입자가 흡착된 표면개질되지 않은 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 제조하였다.
표면개질되지 않은 나노섬유(45mg)에 10mM 질산은(AgNO3) 수용액(30mL)을 가하여 37℃에서 1 시간 동안 반응시켜서 표면에 은 이온(Ag+)이 흡착된 나노섬유(Ag+@ NF)를 제조하였다. 여기에 0.1% 포름알데히드 수용액(HCHO)(30mL)을 첨가하여 20분 동안 환원 반응시킨 후에 은 나노입자가 흡착된 표면개질되지 않은 나노섬유(AgNP@ NF)(45mg)를 얻었다
시험예 2: 은 나노입자의 흡착률 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 나노섬유에 대하여 은(Ag) 나노입자 흡착률을 평가하였다. 상기 흡착률은 표면개질된 나노섬유(T-NF) 또는 표면개질되지 않은 나노섬유(NF) 각각 45mg에 10mM 질산은(AgNO3) 수용액(30mL)을 가하여 37℃에서 1 시간 동안 반응시켜서 나노섬유의 표면에 은 이온(Ag+)을 흡착시키고, 포름알데히드 수용액(HCHO)을 첨가하여 환원 반응시킨 후에 측정한 나노섬유(mg) 당 흡착된 은 나노입자의 양(㎍)을 비교하는 방법으로 측정되었다.
도 4는 표면개질된 나노섬유(AgNP@T-NF)와 표면개질되지 않은 나노섬유 (AgNP@ NF)에 대하여 은(Ag) 나노입자 흡착율을 실험한 결과를 나타낸다.
측정 결과 질산은 수용액을 가한 후 1시간 이후부터는 은 나노입자가 더 이상 붙지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표면개질된 나노섬유의 표면에 은 나노입자의 흡착율이 표면개질되지 않은 나노섬유보다 10배 가량 높은 것을 확인 할 수 있었다. 이로부터 카르복실기가 풍부한 나노섬유로 표면개질함에 따라 은 나노입자의 흡착 효율을 높일 수 있음을 확인하였다.
[약어의 설명]
NF: 나노섬유
T-NF: 표면개질된 나노섬유
Ag+@T-NF: 은 이온(Ag+)이 흡착된 표면개질된 나노섬유
AgNP@T-NF: 은 나노입자가 흡착된 표면개질된 나노섬유
Ag+@ NF: 은 이온(Ag+)이 흡착된 표면개질되지 않은 나노섬유
AgNP@ NF: 은 나노입자가 흡착된 표면개질되지 않은 나노섬유
AL/AgNP@T-NF solution: 은 나노입자가 흡착된 표면개질된 나노섬유를 함유하는 반-고체화된 알긴산 용액
AL/AgNP@T-NF hydrogel: 은 나노입자가 흡착된 표면개질된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로젤
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (12)
- 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유, 알긴산 또는 알긴산 염의 수용액, 및 일차 가교제를 혼합하여 일차 가교된 나노섬유 및 알긴산 또는 알긴산 염의 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합 용액에 이차 가교제를 첨가하여 이차 가교된 알긴산 히드로겔을 제조하는 단계; 를 포함하는, 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔의 제조방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 항균성 금속 나노입자는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 망간(Mn), 아연(Zn), 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나인 것인 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유는,
히드록시기(-OH)가 노출된 나노섬유의 표면을 산화시켜서 나노섬유의 표면을 카르복시 음이온기(-COO-)로 개질하는 단계; 및
상기 표면개질된 나노섬유에 항균성 금속의 양이온을 포함하는 용액을 첨가하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조된 것인, 알긴산 히드로겔의 제조방법. - 청구항 3에 있어서, 상기 나노섬유의 표면개질은 차아염소산나트륨, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실 자유 라디칼, 및 브롬민화나트륨 (NaClO/TEMPO/NaBr)의 혼합물의 첨가에 의한 것인, 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 3에 있어서, 상기 항균성 금속의 양이온을 포함하는 용액은 질산은(AgNO3), 질산구리(CuNO3), 염화금(AuCl3), 염화백금(PtCl4), 염화구리(CuCl2), 황산구리(Cu2SO4), 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나인 것인, 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 일차 가교제는 황산칼슘(CaSO4)인 것인 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 이차 가교제는 염화칼슘(CaCl2)인 것인 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 나노섬유는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate; PET), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(락티드-코-글리코라이드)(PLGA), 폴리락타이드(PLA), 폴리글라이콜산(PGA), 폴리(L-락트산-코-에틸렌 글리콜)(PLLA-PEG), 폴리(비닐알콜)(PVA), 폴리카프로락톤-폴리에틸렌이민(PCL-PEI) 블록공중합체, 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA), 셀룰로스(Cellulose), 젤라틴, 키틴, 키토산, 콜라겐, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나로부터 제조되는 것인 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔을 몰드에 부어 성형하는 단계를 더 포함하는 것인 알긴산 히드로겔의 제조방법.
- 청구항 1에 따른 제조방법으로 제조된 항균성 금속 나노입자가 흡착된 나노섬유를 함유하는 알긴산 히드로겔.
- 청구항 10에 있어서, 상기 금속 나노입자는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 망간(Mn), 아연(Zn), 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나인 것인 알긴산 히드로겔.
- 청구항 10에 따른 항균성 금속 나노입자 흡착된 나노섬유를 함유하는 가교된 알긴산 히드로겔을 포함하는 상처 드레싱제.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113004570A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 中国人民解放军陆军军医大学 | 用于放射性废水处理的气凝胶的制备方法及其产品和应用 |
| GB2592233A (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-25 | Mirkhalaf Fakhradin | Chemical modification of solids as backbones for controlled deposition of metal or bimetallic nanoparticles for tuning surface and antibacterial properties |
| CN113354839A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-09-07 | 兰州大学 | 一种胶原蛋白-银纳米粒子复合凝胶、制备方法及应用 |
| CN114470299A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 中南大学湘雅医院 | 一种医用外科敷料及其制备方法 |
| KR20220150047A (ko) * | 2021-05-03 | 2022-11-10 | 수바이오 주식회사 | 점착성 투명 다기능 창상피복재 |
| CN116376076A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-04 | 西安工程大学 | 海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜、制备及应用 |
| CN116459386A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-21 | 西北大学 | 一种载银纳米二氧化钛修饰聚多巴胺光热抗菌型水凝胶及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109232953B (zh) * | 2018-08-08 | 2020-11-03 | 西南交通大学 | 一种聚乙烯亚胺基氯胺型抗菌纤维素膜、制备方法及应用 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060003233A (ko) | 2004-07-05 | 2006-01-10 | (주)서현엔프라 | 은코팅 거즈 및 그 제조방법 |
| KR20100133117A (ko) * | 2009-06-11 | 2010-12-21 | 주식회사 아모텍 | 드레싱용 나노섬유와, 이를 이용한 드레싱 복합체 및 그의 제조방법 |
| KR20140128583A (ko) * | 2013-04-29 | 2014-11-06 | 한국생산기술연구원 | 은 나노 섬유의 제조방법 |
| KR20140128582A (ko) * | 2013-04-29 | 2014-11-06 | 한국생산기술연구원 | 은 나노 섬유 제조용 전기방사 용액 조성물 |
| KR20150084519A (ko) * | 2014-01-14 | 2015-07-22 | 연세대학교 산학협력단 | 다층의 전기방사 섬유가 복합된 하이드로젤 |
| WO2017031167A1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | The Johns Hopkins University | Fiber-hydrogel composite surgical meshes for tissue repair |
| JP2018515193A (ja) * | 2015-04-28 | 2018-06-14 | コンバテック・テクノロジーズ・インコーポレイテッドＣｏｎｖａｔｅｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ | 抗細菌性ナノファイバー |
| JP2018100383A (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 日本製紙株式会社 | カルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法 |
| KR101929293B1 (ko) * | 2017-06-07 | 2018-12-14 | 울산과학기술원 | 이중 이온가교된 상호침투 네트워크형 알지네이트-셀룰로오스 비드 및 이의 제조방법 |
-
2018
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060003233A (ko) | 2004-07-05 | 2006-01-10 | (주)서현엔프라 | 은코팅 거즈 및 그 제조방법 |
| KR20100133117A (ko) * | 2009-06-11 | 2010-12-21 | 주식회사 아모텍 | 드레싱용 나노섬유와, 이를 이용한 드레싱 복합체 및 그의 제조방법 |
| KR20140128583A (ko) * | 2013-04-29 | 2014-11-06 | 한국생산기술연구원 | 은 나노 섬유의 제조방법 |
| KR20140128582A (ko) * | 2013-04-29 | 2014-11-06 | 한국생산기술연구원 | 은 나노 섬유 제조용 전기방사 용액 조성물 |
| KR20150084519A (ko) * | 2014-01-14 | 2015-07-22 | 연세대학교 산학협력단 | 다층의 전기방사 섬유가 복합된 하이드로젤 |
| JP2018515193A (ja) * | 2015-04-28 | 2018-06-14 | コンバテック・テクノロジーズ・インコーポレイテッドＣｏｎｖａｔｅｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ | 抗細菌性ナノファイバー |
| WO2017031167A1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | The Johns Hopkins University | Fiber-hydrogel composite surgical meshes for tissue repair |
| JP2018100383A (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 日本製紙株式会社 | カルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法 |
| KR101929293B1 (ko) * | 2017-06-07 | 2018-12-14 | 울산과학기술원 | 이중 이온가교된 상호침투 네트워크형 알지네이트-셀룰로오스 비드 및 이의 제조방법 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2592233A (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-25 | Mirkhalaf Fakhradin | Chemical modification of solids as backbones for controlled deposition of metal or bimetallic nanoparticles for tuning surface and antibacterial properties |
| CN113354839A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-09-07 | 兰州大学 | 一种胶原蛋白-银纳米粒子复合凝胶、制备方法及应用 |
| CN113004570A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 中国人民解放军陆军军医大学 | 用于放射性废水处理的气凝胶的制备方法及其产品和应用 |
| KR20220150047A (ko) * | 2021-05-03 | 2022-11-10 | 수바이오 주식회사 | 점착성 투명 다기능 창상피복재 |
| CN114470299A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 中南大学湘雅医院 | 一种医用外科敷料及其制备方法 |
| CN116376076A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-04 | 西安工程大学 | 海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜、制备及应用 |
| CN116376076B (zh) * | 2023-03-27 | 2024-03-22 | 西安工程大学 | 海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜、制备及应用 |
| CN116459386A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-21 | 西北大学 | 一种载银纳米二氧化钛修饰聚多巴胺光热抗菌型水凝胶及其制备方法 |
| CN116459386B (zh) * | 2023-03-30 | 2024-04-26 | 西北大学 | 一种载银纳米二氧化钛修饰聚多巴胺光热抗菌型水凝胶及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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