KR20200143054A - 건조 adm 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 adm 콜라겐 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건조 ADM 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 ADM 콜라겐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨트 ADM 콜라겐을 95% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수시키는 단계, 및 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 단계를 포함하되, 상기 유기용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 건조 ADM 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 ADM 콜라겐에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 종래 기술로는 얻지 못했던, 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐을 저가의 간편한 공정만으로 재현성 및 경제성 높게 제조 가능한 건조 ADM 콜라겐의 제조방법과, 종래의 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐과는 달리 분쇄(grinding)가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 건조 ADM 콜라겐을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 종래 기술로는 얻지 못했던, 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐을 저가의 간편한 공정만으로 재현성 및 경제성 높게 제조 가능한 건조 ADM 콜라겐의 제조방법과, 종래의 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐과는 달리 분쇄(grinding)가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 건조 ADM 콜라겐을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 건조 ADM 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 ADM 콜라겐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 기술로는 얻지 못했던, 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐을 복잡한 동결건조 방법이 아닌 간편한 공정만으로 재현성 및 경제성 높게 제조 가능한 건조 ADM 콜라겐의 제조방법과, 종래의 미끈거리고 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐과는 달리 분쇄(grinding)와 같은 후가공이 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 건조 ADM 콜라겐에 관한 것이다.
콜라겐은 섬유상 고체로 다세포 동물에 널리 분포하고 천여 개의 아미노산이 모여 가늘고 긴 띠의 형상을 갖는 구조 단백질이다. 시판 중인 콜라겐은 대부분 물고기, 돼지 또는 소 등의 동물 조직에서 추출한 이종 콜라겐으로, 말단에 면역반응을 일으킬 수 있는 텔로펩타이드(Telopeptide)를 가지고 있고, 용도에 따라서 필요한 경우 면역반응을 막기 위해 효소를 사용하여 텔로펩타이드를 제거한 아텔로 콜라겐(Atelo collagen)을 사용하기도 한다.
콜라겐은 생분해성 및 생체적합성 소재로 창상피복재, 조직수복재, 피부이식재, 뼈이식재, 세포배양 등 의료용 재료로 널리 이용된다.
또한 피부에서 콜라겐이 부족하거나 노화되면 피하근육의 위축으로 탄력과 윤기가 없어지고 기미, 주름, 검버섯 등이 생기며, 뼈에서 콜라겐이 부족하면 뼈가 약해지고 골다공증, 관절염, 관절통, 부종 등의 발생 위험이 높아지며, 혈관에서 콜라겐이 부족하게 되면 동맥경화, 괴혈병 등의 원인이 되는 것으로 보고되고 있다. 이러한 연유로 콜라겐은 건강보조식품, 치료제 및 화장품 등에서도 다양한 용도로 활용되고 있다.
콜라겐을 다양한 용도로 사용하기 위해서는 천연 상태에서 추출된 콜라겐을 해당 용도에 부합되도록 가공하여 물성을 조절해야 한다. 종래에는 무세포진피를 동결건조한 후 제품으로 가공하였는데, 이는 많은 비용이 들고 생산성이 낮은 문제점이 있으며, 특히 동결건조 처리된 무세포진피를 후공정을 통하여 파우더로 제조하려고 할 때 분쇄되기 어려운 성질로 인해 후공정 후 응용할 수 있는 섬유, 필름, 매트 등과 같은 몇몇 용도에는 적용이 불가능한 한계가 있었다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 종래 기술로는 얻지 못했던, 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질이 부여되어 분쇄와 같은 후공정에 적절한 물성을 갖는 건조 ADM 콜라겐을 간편한 공정만으로 재현성 및 경제성 높게 제조 가능한 건조 ADM 콜라겐의 제조방법과, 종래의 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 갖는 동결건조를 통한 건조 ADM 콜라겐과는 달리 분쇄(grinding)가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 건조 ADM 콜라겐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨트 ADM 콜라겐을 90% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수시키는 단계, 및 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 단계를 포함하되, 상기 유기용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 건조 ADM 콜라겐의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 수분 함량 10 중량% 이하의 ADM 콜라겐으로서, 밀도가 0.2 내지 0.5 g/cm3이고, 인장강도가 13 내지 19 MPa이며, 인장변형률이 100 내지 160 %인 것을 특징으로 하는 건조 ADM 콜라겐을 제공한다.
따라서 본 발명은 무세포진피의 탈세포 및 바이러스 불활화 공정 후 얻어진 웨트 ADM을 동결건조하여 제품화를 진행하는 종래기술 대비 복잡하고 제조시간이 길며 비용이 높은 동결건조 없이 용매 교환(solvent exchange)의 간단한 공정만으로 건조 ADM 제품을 제조할 수 있고, 나아가 종래기술과 같이 동결건조 공정 후 얻어진 건조 ADM 콜라겐을 후가공하여 섬유 및 스펀지 등 제품에 적용할 경우 미끈거리고 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 가져 분쇄가 잘 되지 않았으나, 본 발명의 건조 ADM 콜라겐은 미끈거리는 감촉이 없고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 가져 분쇄 등과 같은 후가공이 잘되어 파우더, 섬유, 스펀지 등의 제품에 적용이 매우 용이함을 확인하였다.
본 발명에 따르면 종래 기술로는 얻지 못했던 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐을 저가의 장치 및 조작이 간편한 공정만으로 재현성 및 경제성 높게 제조 가능한 건조 ADM 콜라겐의 제조방법과, 종래의 미끈거리고 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 갖는 동결건조 처리 과정을 통한 건조 ADM 콜라겐과는 달리, 마쇄가 잘 되어 섬유로의 제조가 가능하고 강도가 뛰어난 건조 ADM 콜라겐을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 웨트 ADM 콜라겐을 95.4% 에탄올에 침지시킨 상태를 실제 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 탈수(dehydration) 단계 후 ADM 콜라겐과 기존 동결건조 전 ADM 콜라겐의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 탈수(dehydration) 단계에 있어서, 탈수 시간에 따른 ADM 콜라겐의 무게 손실률을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 건조(drying) 단계에 있어서, 건조 시간에 따른 ADM 콜라겐의 무게 손실률을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 14의 결과로서 탈수시간 및 건조 시간에 따른 ADM 콜라겐의 무게 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 참조실시예로서 탈수 단계에서 사용되는 유기용매 종류에 따른 건조 시간 별 무게 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐의 건조공정에 있어 건조 시간 별 ADM 콜라겐 형태 및 유기용매 종류 별 10시간 건조 후 ADM 콜라겐 형태를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐과 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐의 SEM 이미지 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐 섬유상 분쇄입자 및 분말상 분쇄입자, 그리고 동결건조 처리된 ADM 콜라겐의 분쇄입자를 각각 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐 섬유상 분쇄입자 및 분말상 분쇄입자를 각각 광학현미경으로 촬영한 사진이며, 이미지 분석을 통해 입경을 측정하였다.
도 2는 본 발명에 따른 탈수(dehydration) 단계 후 ADM 콜라겐과 기존 동결건조 전 ADM 콜라겐의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 탈수(dehydration) 단계에 있어서, 탈수 시간에 따른 ADM 콜라겐의 무게 손실률을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 건조(drying) 단계에 있어서, 건조 시간에 따른 ADM 콜라겐의 무게 손실률을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 14의 결과로서 탈수시간 및 건조 시간에 따른 ADM 콜라겐의 무게 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 참조실시예로서 탈수 단계에서 사용되는 유기용매 종류에 따른 건조 시간 별 무게 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐의 건조공정에 있어 건조 시간 별 ADM 콜라겐 형태 및 유기용매 종류 별 10시간 건조 후 ADM 콜라겐 형태를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐과 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐의 SEM 이미지 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐 섬유상 분쇄입자 및 분말상 분쇄입자, 그리고 동결건조 처리된 ADM 콜라겐의 분쇄입자를 각각 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐 섬유상 분쇄입자 및 분말상 분쇄입자를 각각 광학현미경으로 촬영한 사진이며, 이미지 분석을 통해 입경을 측정하였다.
이하 본 기재의 건조 ADM 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 ADM 콜라겐을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 종래의 ADM 콜라겐이 고무와 같은 탄성으로 인해 잘 갈리지 않아 파인 파우더로 제조할 수 없기 때문에 순수한 ADM 콜라겐만으로 이루어진 섬유를 만들 수 없음을 안타깝게 생각하고 콜라겐을 파인 파우더로 제조할 수 있는 방법을 개발하기 위해 부단히 연구한 결과, 웨트 ADM 콜라겐을 90 중량% 농도 이상의 소정 유기용매에 담가 탈수시킨 다음 건조하여 얻어지는 건조 ADM 콜라겐의 경우 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 가져 쉽게 파인 파우더로 분쇄되고, 나아가 순수한 콜라겐만으로 이루어진 섬유로의 제조가 가능한 것을 확인하고, 이에 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 건조 ADM 콜라겐의 제조방법은 웨트 ADM 콜라겐을 90 중량% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수시키는 단계, 및 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 단계를 포함하되, 상기 유기용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다. 이러한 경우 종래 기술로는 얻지 못했던 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 가져 건조 ADM 콜라겐을 저비용 그리고 간편한 공정만으로 재현성과 경제성이 높게 제조 가능한 효과가 있다. 또한 유기 용매에 녹는 첨가제 및 다양한 부가 물질을 ADM 콜라겐에 포함시킬 수 있어, 성능이 향상되거나 새로운 성능이 부가된 건조 ADM 콜라겐을 획득할 수 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐은 하기 수학식 1
[수학식 1]
무게 손실율(%) = [(웨트 ADM 콜라겐 무게 - 건조 ADM 콜라겐 무게)/웨트 ADM 콜라겐 무게] X 100
로 표시되는 무게 손실율(weight loss rate)이 일례로 65 내지 85 %, 바람직하게는 68 내지 80 %, 가장 바람직하게는 70 내지 80 %일 수 있고, 이 범위 내에서 제조된 건조 ADM 콜라겐은 미끈거림이 없어지고 하드하고 터프한 성질을 가지는 효과가 있다.
상기 웨트 ADM 콜라겐은 중량 평균 분자량이 일례로 100,000 내지 1,000,000 g/mol, 바람직하게는 150,000 내지 500,000 g/mol, 가장 바람직하게는 200,000 내지 400,000 g/mol일 수 있고, 이 범위 내에서 제조된 건조 ADM 콜라겐은 미끈거림이 없어지고 하드하고 터프한 성질을 가지며, 강도가 뛰어난 섬유의 제조가 가능한 이점이 있다.
본 기재에서 중량 평균 분자량은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용하는 측정방법으로 측정되는 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 GPC에 의하여 측정된 값일 수 있다.
본 기재에서 ADM 콜라겐은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 인식되는 ADM 콜라겐인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 무세포 진피 기질(Acellular Dermal Matrix)을 포함할 수 있고, 또한 말단에 텔로펩타이드를 포함하는 콜라겐과 말단에 텔로펩타이드가 제거된 아텔로콜라겐을 모두 포함할 수 있으며, 바람직하게는 세포, 지방, 바이러스, DNA 등 기타 이물질이 완전히 제거된 콜라겐을 의미할 수 있으며, 이 경우 저비용 및 간편한 공정으로도 섬유 등과 같은 다양한 용도로의 활용이 가능한 효과가 있다.
상기 웨트 ADM 콜라겐은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 웨트 ADM 콜라겐인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 건조 처리 전 수분 함량이 65 내지 85 중량%인 ADM 콜라겐을 의미할 수 있으며, 바람직하게는 건조 처리 전 수분 함량이 68 내지 80 중량%인 ADM 콜라겐이고, 구체적인 예로 돼지 스킨에서 추출된 건조 처리 전 ADM 콜라겐일 수 있고, 이와 같이 돼지 유래의 ADM 콜라겐은 경제적이면서도, 실제 인체의 진피와 유사하여 세포-세포외기질의 상호작용을 도와 생체적합성이 우수한 이점이 있다.
본 기재에서 수분 함량은 본 발명이 속한 기술분야에서 측정되는 방법으로 측정될 수 있고, 일례로 오븐 건조기를 이용하여 105 ℃ 조건 하에서 무게 변화가 없을 때까지 시료를 둔 후 감량된 무게를 건조하기 전 무게로 백분율하여 측정할 수 있다.
상기 ADM 콜라겐은 일례로 탈세포 처리된 ADM 콜라겐일 수 있고, 이 경우 원재료의 진피구조, 즉 3차원 구조를 그대로 유지하면서 세포의 침투 및 조직 재건이 용이하고, 물리적인 강도 또한 우수한 이점이 있다.
상기 웨트 ADM 콜라겐은 일례로 피부, 심근막, 뼈, 연골, 소장점막하조직, 양막 및 연조직으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 조직으로부터 추출된 것일 수 있다.
상기 ADM 콜라겐의 추출은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 추출 방법에 의한 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 물리적 추출법, 화학적 추출법 및 효소처리법 등이 있다.
본 발명의 건조 ADM 콜라겐의 제조방법은 바람직하게 웨트 ADM 콜라겐을 95 중량% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 탈세포 처리는 일례로 탈세포 처리제를 사용하여 실시될 수 있고, 상기 탈세포 처리제는 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 탈세포 처리제인 경우 특별히 제한되지 않고, 바람직하게는 알칼리 및 극성 용매를 포함할 수 있으며, 이러한 경우 추출된 조직 중 면역 및 이물반응 유발 물질을 제거하는 역할까지 수행하는 효과가 있다.
상기 알칼리는 일례로 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 칼슘카보네이트, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 및 암모니아 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 수산화나트륨일 수 있으며, 이 경우 반응 효율성이 증대되어 지방제거 및 탈세포가 용이한 이점이 있다.
상기 알칼리는 일례로 0.01M 내지 1M 농도 범위 내 알칼리 수용액으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.4M 내지 0.6M 농도 범위 내 알칼리 수용액으로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 반응 효율성이 증대되는 이점이 있다.
본 기재에서 M 농도는 용액 부피(L)에 대한 몰(mol)수로 몰농도(mol/L)를 의미한다.
상기 극성 용매는 일례로 탄소수 1 내지 4의 알코올 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 에탄올일 수 있으며, 이 경우 반응 효율성이 증대되는 이점이 있다.
상기 극성 용매는 일례로 10 내지 100 중량% 농도의 극성 용매로 포함될 수 있고, 바람직하게는 50 내지 80 중량% 농도일 수 있으며, 이 범위 내에서 반응 효율성이 증대되어 지방제거 및 탈세포가 용이한 이점이 있다.
상기 알칼리 수용액과 극성 용매는 일례로 그 비율이 극성 용매 볼륨 100 부피%를 기준으로 1 내지 5 부피%일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 3 부피%일 수 있으며, 이 범위 내에서 반응 효율성이 증대되는 효과가 있다.
상기 탈세포 처리 공정은 구체적인 예로 a) 생체조직 또는 피부조직으로부터 표피층과 진피층을 물리적으로 분리하는 단계, b) 분리된 표피층과 진피층에서 지방과 기저막을 제거하는 단계, c) 지방과 기저막이 제거된 표피층과 진피층을 탈세포 처리제를 사용하여 탈세포 처리하는 단계, 및 d) 탈세포 처리된 표피층과 진피층을 산을 이용하여 pH 조절하는 단계를 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 반응 효율성이 증대되어 지방제거 및 탈세포가 용이한 이점이 있다.
상기 a) 단계에서 조직으로부터 분리된 표피층과 진피층은 일례로 두께가 0.5 내지 7 mm일 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 6 mm일 수 있으며, 이 범위 내에서 탈세포 처리 공정의 효율성이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 두께는 버니어 캘리퍼스를 이용하여 측정할 수 있다.
본 기재의 ADM 콜라겐은 표피층과 진피층을 포함할 수 있다.
상기 b) 지방과 기저막을 제거하는 단계는 바람직하게 알칼리 수용액 및 지방제거효소를 사용하여 표피층과 진피층에 붙어있는 지방 및 기저막을 제거하는 단계일 수 있고, 이 경우 반응 효율성이 증대되는 이점이 있다.
또 다른 예로, 상기 b) 지방과 기저막을 제거하는 단계는 바람직하게 조직으로부터 분리된 표피층과 진피층의 총 중량 1kg 대비 9 내지 12L의 용매가 필요하며 0.7 내지 1.3M 염화나트륨과 지방제거효소 0.07 내지 0.15 중량%로 처리하여 지방 및 기저막을 제거하는 단계일 수 있고, 이 범위 내에서 탈세포 효율이 크게 증대되는 이점이 있다.
또 다른 예로, 상기 b) 지방과 기저막을 제거하는 단계는 바람직하게 조직으로부터 분리된 표피층과 진피층의 총 중량 1kg 대비 10 내지 11L의 용매가 필요하며 0.8 내지 1.2M 염화나트륨과 지방제거효소 0.08 내지 0.14 중량%로 처리하여 지방 및 기저막을 제거하는 단계일 수 있고, 이 범위 내에서 탈세포 효율이 크게 증대되는 이점이 있다.
상기 b) 단계는 구체적인 예로 극성 용매를 사용하여 세균과 기타 이물질을 제거하면서 지방을 제거하고 더불어 바이러스와 엔도톡신을 1차 불활성화하는 단계일 수 있고, 이 범위 내에서 탈세포 효율 및 ADM 콜라겐의 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 b) 단계의 극성 용매는 일례로 10 내지 100 중량% 농도의 탄소수 1 내지 4의 알코올 중에서 선택된 극성 용매일 수 있고, 이 범위 내에서 지방 및 기저막 등 불필요한 성분이 용이하게 제거되는 이점이 있다.
상기 b) 단계는 바람직한 예로 조직으로부터 분리된 표피층과 진피층을 10 내지 100 중량% 농도의 탄소수 1 내지 4의 알코올 중에서 선택된 극성용매를 사용하여 1 내지 72 시간 동안 처리하는 단계를 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 지방 및 기저막 등 불필요한 성분이 용이하게 제거되는 이점이 있다.
상기 c) 단계는 바람직한 예로 지방과 기저막이 제거된 표피층과 진피층을 탈세포 처리제 총 100 중량%를 기준으로 에탄올 50 내지 80 중량%와 수산화나트륨 0.4 내지 0.6N을 포함하는 탈세포 처리제로 탈세포 처리하는 단계일 수 있고, 이 범위 내에서 탈세포 효율이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 N은 별도로 정의하지 않는 이상 노르말농도로 용액 1L속에 녹아 있는 용질의 g당량수를 의미한다. 이때 당량수라 함은 수소이온 또는 수산화이온과 반응할 수 있는 이온의 수를 의미하며 g당량수는 분자량을 당량수로 나눈 값이다.
상기 c) 단계는 탈세포 처리한 다음 세척하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 세척은 일례로 정세수를 이용하여 수회 또는 2 내지 5회에 걸쳐 ADM 콜라겐을 씻어내는 것일 수 있으며, 또 다른 일례로 상기 세척 시 초음파를 이용할 수 있고, 이러한 경우 세척 효율이 높고 ADM 콜라겐의 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 세척 단계는 바람직하게 물과 유기 용매를 혼합한 세척용액으로 1차 세척한 후 물 단독으로 2차 세척하는 것일 수 있고, 이러한 경우 ADM 콜라겐의 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 세척 단계에서 사용되는 유기 용매는 바람직하게는 아세톤일 수 있고, 이러한 경우 ADM 콜라겐의 물성이 우수한 이점이 있다.
상기 c) 단계 후 얻어지는 ADM 콜라겐은 일례로 pH가 10 초과, 11 이상 또는 12 이상일 수 있다.
상기 d) 단계는 바람직한 예로 염산, 황산, 퍼아세트산 및 아세트산에서 선택된 1종 이상의 산을 투입하여 pH 2 내지 10, 바람직하게는 pH 4 내지 8로 조절하는 단계일 수 있고, 이 경우 반응의 효율성이 우수한 이점이 있다.
본 기재에서 pH는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 이용되는 측정방법으로 측정하는 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 유리전극으로 된 pH 측정기(pH meter)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 전처리 단계, 탈세포 처리 단계 및 산 투입 단계는 일례로 0 내지 37 ℃의 온도 하, 바람직하게는 5 내지 30℃의 온도 하에 초음파 분산 또는 물리적 교반으로 수행될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 28 ℃의 온도 하에 물리적 교반하여 수행될 수 있으며, 이 경우 반응 효율성이 증대되는 이점이 있다.
상기 물리적 교반은 일례로 스터러, 임펠러, 아지테이터 등에 의해 실시될 수 있다.
상기 탈수 단계는 일례로 웨트 ADM 콜라겐을 유기용매에 1 내지 12 시간 동안 침지시키는 단계, 바람직하게는 3 내지 12 시간 동안 침지시키는 단계, 보다 바람직하게는 3 내지 6 시간 동안 침지시키는 단계일 수 있고, 이 범위 내에서 건조 ADM 콜라겐의 생산량이 높으면서도 미끈거림과 탄성의 성질이 저하되는 이점이 있다.
하기 도 1은 본 발명에 따라 웨트(Wet) ADM 콜라겐을 95.4% 에탄올에 침지시킨 상태를 실제 촬영한 사진이다. 하기 표 1에 주어진 것처럼 침지하는 시간이 3시간 이상이면 AMD 콜라겐 내부에 있는 수분은 대부분 알코올로 치환되며, 바람직하게 5시간 이상 침지시키면 10시간 이상 침지시킨 경우와 동일한 시간 이내에 건조가 완료될 수 있다.
상기 건조는 일례로 진공 오븐, 옥외(air-open) 또는 에어 드라이어를 이용하여 실시할 수 있고, 이 경우 모두 시간에 따라 변형이나 오염이 없이 건조가 잘 되는 이점이 있다.
상기 건조 단계는 일례로 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 1 내지 24 시간 동안 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 단계일 수 있고, 바람직하게 1 내지 12 시간 동안 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 단계일 수 있으며, 보다 바람직하게는 대기압 하에서 3 내지 12 시간 동안 건조시키는 단계 또는 진공상태에서 1 내지 10 시간 동안 건조시키는 단계일 수 있고, 더욱 바람직하게는 대기압 하에서 4 내지 12 시간 동안 건조시키는 단계 또는 진공상태에서 2 내지 10 시간 건조시키는 단계일 수 있으며, 이 범위 내에서 건조 ADM 콜라겐의 생산량이 높으면서도 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 가져 분쇄 및 후공정이 용이하다는 이점이 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐의 제조방법은 하기 수학식 2
[수학식 2]
부피 수축률 = [건조 ADM 콜라겐 부피/웨트 ADM 콜라겐 부피] X 100
로 표시되는 콜라겐의 부피 수축률이 일례로 5 내지 30 %, 바람직하게는 10 내지 20 %일 수 있고, 이 범위 내에서 제조되는 건조 ADM 콜라겐이 미끈거림이 없어지고 탄성의 성질이 저하되는 효과가 있다.
본 기재에서 부피의 측정방법은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 이용하는 부피 측정방법인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 유기용매에 일례로 유연제, 기능성 첨가제, 항산화제 및 항균제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 기능성 물질을 투입할 수 있고, 이러한 경우 ADM 콜라겐의 미끈거림이 없는 하드하고 터프한 탄성체 성질을 저해하지 않으면서도 기능성 물질의 본연의 효과가 잘 발현되는 이점이 있다.
상기 유연제는 일례로 프로필렌글라이콜, 부텔린글라이콜, 글리세롤 및 소르비톨로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 글리세롤이며, 상기 기능성 첨가제는 일례로 비타민, 알파비사보롤, 세라마이드 및 펩타이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 바람직하게는 비타민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 이러한 경우 ADM 콜라겐의 가공성을 저해하지 않으면서도 기능성 물질의 본연의 효과가 잘 발현되는 이점이 있다.
상기 비타민은 바람직하게 레티놀, 비타민 C, 비타민 B 복합체 등 일 수 있고, 이러한 경우 ADM 콜라겐의 미끈거림이 없는 성질과 하드하고 터프한 탄성체 성질을 저해하지 않으면서도 비타민 본연의 효과가 잘 발현되는 이점이 있다.
상기 기능성 물질은 일례로 유기용매와 기능성 물질의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게 0.01 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 건조 효율이 높고, ADM 콜라겐의 미끈거림이 없는 성질과 하드하고 터프한 탄성체 성질을 저해하지 않으면서도 첨가제 본연의 효과가 잘 발현되는 이점이 있다.
상기 기능성 물질은 일례로 건조 ADM 콜라겐과 기능성 물질 총 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%로 포함되고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%로 포함되며, 이 범위 내에서 제조되는 건조 ADM 콜라겐은 미끈거림이 저하되고 하드하고 터프한 탄성체 성질을 동등하게 가지면서도 첨가제의 본연의 효과가 잘 발현되는 효과가 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐의 제조방법은 바람직하게 상기 건조된 ADM 콜라겐을 분쇄(grinding)하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이러한 경우 파인 파우더 형태의 ADM 콜라겐이 얻어져 섬유 등 다양한 용도에서 활용도가 크게 증가한다.
본 발명의 건조 ADM 콜라겐은 수분 함량 10 중량% 이하의 건조 ADM 콜라겐으로서, 밀도가 0.2 내지 0.5 g/cm3이고, 인장강도가 13 내지 19 Mpa이며, 인장변형률이 100 내지 160 %인 것을 특징으로 한다. 이러한 경우에 종래의 통통 튀는 고무 탄성체 성질을 갖는 건조 ADM 콜라겐과는 달리 마쇄가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 효과가 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐의 수분 함량은 일례로 1 내지 10 중량%, 바람직하게 1 내지 7 중량%, 보다 바람직하게 1 내지 5 중량%이고, 이 범위 내에서 마쇄가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 효과가 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐의 밀도는 일례로 0.3 내지 0.5 g/cm3, 바람직하게 0.30 내지 0.45 g/cm3, 보다 바람직하게 0.35 내지 0.45 g/cm3, 더욱 바람직하게 0.37 내지 0.44 g/cm3이며, 이 범위 내에서 마쇄가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 효과가 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐의 인장강도는 일례로 13 내지 18 Mpa, 바람직하게 14 내지 17 Mpa, 보다 바람직하게 14.3 내지 17.0 Mpa이고, 이 범위 내에서 마쇄가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 효과가 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐의 인장변형률은 일례로 100 내지 150 %, 바람직하게 100 내지 145 %, 보다 바람직하게 100 내지 135 %, 더욱 바람직하게 120 내지 135 %이며, 이 범위 내에서 마쇄가 잘 되어 섬유화가 가능하고 강도가 뛰어난 효과가 있다.
상기 ADM 콜라겐은 일례로 돼지 껍질 유래의 ADM 콜라겐일 수 있고, 이와 같이 돼지 유래의 ADM 콜라겐은 경제적이면서도, 실제 인체의 진피와 유사하여 세포-세포외기질의 상호작용을 도와 생체적합성이 우수한 이점이 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐은 일례로 화장품, 지혈제 또는 유착방지제의 지지체나, 섬유의 원료로 사용될 수 있고, 바람직하게는 섬유의 원료로 사용되는 것이며, 이러한 경우 종래 달성할 수 없었던 100% ADM 콜라겐 섬유를 저비용으로도 만들 수 있어 그 활용도가 크게 증가하는 효과가 있다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 ADM 콜라겐 분말 및 이로부터 제조된 ADM 콜라겐 섬유를 포함할 수 있다.
상기 ADM 콜라겐은 일례로 입자 크기 100 ㎛ 이하의 미세 분말, 두께 100 ㎛ 이하의 섬유 및 이들의 집합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 입자 크기 1 내지 50 ㎛의 미세 분말, 두께 1 내지 50 ㎛의 섬유 및 이들의 집합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이러한 경우 종래 달성할 수 없었던 100% ADM 콜라겐 섬유를 저비용으로 만들 수 있어 그 활용도가 크게 증가하는 효과가 있다.
본 기재에서 입자 크기 및 섬유 두께는 건조 ADM 콜라겐 시료를 광학현미경으로 측정한 후 이미지 분석을 통해 측정할 수 있다. 여기에서 이미지 분석은 스케일 바(scale bar)를 기준으로 3개 또는 3개 이상, 구체적으로 예로 15개 내지 20개의 입자 또는 섬유의 직경을 측정하여 산술 평균할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
<웨트 ADM 콜라겐의 제조>
1 단계로 피부조직으로부터 3-5mm의 적당한 두께의 표피층 및 진피층을 분리하였다. 2 단계로 분리한 조직을 정제수로 깨끗하게 세척한 후 염화나트륨 1 M 및 지방제거효소 0.1 중량%를 포하는 수용액을 투입하고 물리적으로 교반하여 지방 및 기저막을 제거하였다. 3 단계로 에탄올 75 중량% 및 수산화나트륨 0.5N(노르말농도)인 것을 혼합하여 처리하여 세포 및 바이러스를 불활화시켰다.
4 단계로 정제수로 세척한 후 염화수소 1N을 정제수와 혼합한 산 수용액을 투입하여 ADM 콜라겐에 포함된 알칼리를 중화함과 더불어 pH 안정화 공정을 진행하였다. 5 단계로 pH 안정화가 된 ADM 콜라겐을 정제수 및 아세톤으로 충분히 세척하였다. 수차례에 걸쳐 정제수로 충분히 세척하여 바이러스 불활화 공정이 완료된 웨트 ADM 콜라겐을 수득하였고, 이때 수분 함량은 65 내지 90 중량%이었다. 상기 모든 단계에서 각각 0 내지 37 ℃ 범위 내에서 물리적 교반을 이용하여 처리하였다.
<탈수 단계>
제조된 웨트 ADM 콜라겐을 순도 95% 에탄올에 3시간 동안 담가 둔 후 꺼내어 탈수된 ADM 콜라겐을 얻었다.
<건조 단계>
탈수된 ADM 콜라겐을 상온에서 진공건조(vacuum dry)로 24 시간 동안 건조하여 건조 ADM 콜라겐을 수득하였다.
실시예 2 내지 6
상기 실시예 1에서 침지 시간(탈수 시간)을 하기 도 3에서와 같이 각각 6시간, 12시간, 15시간, 18시간 및 24시간으로 변경하고 진공오븐에서 건조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 7 내지 13
상기 실시예 1에서 침지 시간을 12시간으로 하고, 건조 시간을 하기 도 4에서와 같이 각각 6시간, 9시간, 12시간, 15시간, 18시간, 24시간 및 48시간으로 변경하여 상온에서 옥외건조(air-open dry)한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 14
하기 도 5에서와 같이, 상기 실시예 1에서 침지 시간을 0분, 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 6시간, 8시간 및 10시간으로 하고, 건조시간을 5분, 30분, 1시간, 4시간, 2일, 3일 및 5일로 변경하여 상온에서 옥외건조(air-open dry)한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 제조된 웨트 ADM 콜라겐을 탈수 단계를 거치지 않고, 동결-감압승화방법으로 24시간 동결 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 ADM 콜라겐을 제조하였다.
대조실시예 1 내지 3
상기 실시예 1에서 침지 시간(탈수 시간)을 1시간으로 변경하고, 건조 시간을 각각 1시간, 2시간 및 3시간으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
대조실시예 4 내지 6
상기 실시예 1에서 침지 시간(탈수 시간)을 1시간으로 변경하고, 건조방법을 옥외건조법으로 하여 건조 시간을 각각 1시간, 2시간 및 3시간으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
대조실시예 7 내지 9
상기 실시예 1에서 침지 시간(탈수 시간)을 2시간으로 변경하고, 건조 시간을 각각 1시간, 2시간 및 3시간으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
대조실시예 10 내지 12
상기 실시예 1에서 침지 시간(탈수 시간)을 2시간으로 변경하고, 건조방법을 옥외건조법으로 하여 건조 시간을 각각 1시간, 2시간 및 3시간으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
대조실시예 13
상기 실시예 1에서 건조 시간을 3시간으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
대조실시예 14
상기 실시예 1에서 건조방법을 옥외건조법으로 하여 건조 시간을 3시간으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
참조실시예 1
상기 실시예 1의 탈수단계에서 유기용매를 메탄올로 변경하여 12시간 탈수시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
참조실시예 2
상기 실시예 1의 탈수단계에서 유기용매를 이소프로판올로 변경하여 12시간 탈수시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
참조실시예 3
상기 실시예 1의 탈수단계에서 유기용매를 에틸 아세테이트로 변경하여 12시간 탈수시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
참조실시예 4
상기 실시예 1에서 수득한 건조 ADM 콜라겐을 식품분쇄기로 분쇄하여 ADM 콜라겐 분말을 제조하였다.
비교예 2
상기 비교에 1에서 수득한 건조 ADM 콜라겐을 식품분쇄기로 분쇄하여 ADM 콜라겐 분말을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1, 3, 6, 7 및 14, 비교예 1 및 대조실시예 1 내지 14에서 제조된 건조 ADM 콜라겐 및 ADM 콜라겐 분말의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 2 내지 10에 나타내었다.
* 무게 손실률: 건조 처리 직전의 웨트 ADM 콜라겐 무게와 건조 처리 후 ADM 콜라겐 무게를 측정한 후 하기 수학식 1을 이용하여 계산하였다.
[수학식 1]
무게 손실률(%) = [(웨트 ADM 콜라겐 무게 - 건조 ADM 콜라겐 무게)/ 웨트 ADM 콜라겐 무게] X 100
* 밀도: 상기에서 제조한 건조 ADM 콜라겐의 부피와 무게를 측정한 후 하기 수학식 3를 이용하여 계산하였다.
[수학식 3]
콜라겐 밀도(g/cm3) = 건조 ADM 콜라겐 질량 / 건조 ADM 콜라겐 부피
본 기재에서 밀도는 후 공정 용이성의 척도를 의미하며, 건조 ADM 콜라겐의 밀도가 본 발명에 따른 범위에 들어올 때 분쇄 등과 같은 후 공정이 보다 용이함을 알 수 있다.
* 웨트 ADM 콜라겐 탄성계수: ASTM D638 규격을 참고하여 측정하였다. 상기에서 제조한 건조전 웨트 ADM 콜라겐을 덕본모양(dogbone) 시편으로 제작하고, 50mm/min 속도로 인장시험을 진행해 탄성계수(탄성구간 기울기)를 평가하였다. 상기 탄성계수는 응력-변형률 곡선에서 탄성구간의 기울기로, 시험편의 강성도를 의미한다.
* 건조 ADM 콜라겐 인장강도 및 인장변형률: ASTM D638 규격을 참고하여 측정하였다. 상기에서 제조한 건조 ADM 콜라겐을 덕본모양(dogbone) 시편으로 제작하고, PBS(phosphate buffer saline)에 20분간 팽윤시킨 후 50mm/min 속도로 인장시험을 진행해 인장강도 및 인장변형률을 평가하였다.
상기 인장강도는 시험편이 파단될 때까지의 최대 인장하중(N)을, 시험 전 시험편의 단면적으로 나눈 값으로, 건조 ADM 콜라겐의 강도를 나타낸다. 또한, 상기 인장변형률은 시험편이 파단될 때까지의 최대 인장신장량을 시험 전 시험편의 길이로 나눈 값으로, 건조 ADM 콜라겐의 인장 시 변형 정도를 나타낸다.
* 콜라겐 분말 입경: 상기에서 제조한 건조 ADM 콜라겐 분말 형태를 광학현미경으로 측정한 후 이미지 분석을 통해 입경을 측정하였다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | 대조실시예 | |||||||
| 1 | 3 | 6 | 7 | 13 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 무게 손실률(%) | 76 | 77 | 76 | 75 | 76 | 76 | 32 | 55 | 61 | 40 |
| 밀도(g/cm3) | 0.4 | 0.37 | 0.37 | 0.44 | 0.38 | 0.33 | 0.89 | 0.68 | 0.61 | 0.82 |
| 인장강도(N/mm2) | 15.47 | 15.22 | 14.33 | 16.97 | 15.47 | 15.08 | 11.31 | 10.97 | 16.35 | 11.57 |
| 인장변형률(%) | 125 | 122 | 131 | 102 | 114 | 100 | 104 | 128 | 132 | 106 |
| 구분 | 대조예 | |||||||||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| 무게 손실률(%) | 52 | 62 | 19 | 29 | 31 | 20 | 28 | 37 | 66 | 45 |
| 밀도(g/cm3) | 0.7 | 0.62 | 0.97 | 0.93 | 0.94 | 0.96 | 0.97 | 0.88 | 0.49 | 0.65 |
| 인장강도(N/mm2) | 12.03 | 13.43 | 13.31 | 16.08 | 18.87 | 21.18 | 16.79 | 18.55 | 16.35 | 17.04 |
| 인장변형률(%) | 114 | 126 | 107 | 124 | 144 | 125 | 136 | 156 | 126 | 136 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐(실시예 1, 3, 6, 7 및 13)은 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐(비교예1) 대비 무게 손실률과 밀도가 동등 또는 그 이상임을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐(실시예 1, 3, 6, 7 및 13)은 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐(비교예 1) 대비 인장강도 및 인장변형률이 동등 또는 그 이상임을 확인하였다. 이러한 결과로부터 간편한 공정만으로 종래 동결건조 ADM 콜라겐 대비 동등 이상의 물성을 갖는 건조 ADM 콜라겐이 제조됨을 확인하였다.
대조실시예 1 내지 14의 경우 탈수 및 건조 시간이 짧아 완벽하게 건조되지 않아 실시예 1 내지 13 대비 상대적으로 낮은 무게 손실률을 가졌다. 또한 유의성 없는 인장강도 및 인장변형률을 보이는데 이는 완전하게 탈수 또는 건조되지 않은 부분이 불균일하게 남아 있어 일어나는 현상으로 사료된다. 또한 대조실시예 3, 6 및 13의 경우 대조실시예 9, 12 및 14 대비 무게손실률이 높은 것으로 보아 옥외건조(air-open dry)보다 진공건조(vacuum dry)가 좀 더 빠르게 건조되는 것을 확인할 수 있었다.
하기 도 2는 본 발명에 따른 탈수(dehydration) 단계(95 중량% 에탄올 사용) 후 웨트 ADM 콜라겐과 기존 동결건조 전 웨트 ADM 콜라겐의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그래프이며, 기존 ADM 웨트 콜라겐과 본 발명에 따른 탈수단계 후 ADM 콜라겐의 응력-변형률 곡선을 비교해보면 기존 웨트 ADM 콜라겐의 탄성계수(탄성구간 기울기)보다 본 발명에 따른 탈수단계 후 ADM 콜라겐의 탄성계수가 큰 것을 확인할 수 있다. 이는 기존 웨트 ADM 콜라겐은 본 발명에 따른 탈수단계 후 웨트 ADM 콜라겐보다 더 고무 탄성체와 같은 거동을 보이는 반면에 본 발명에 따른 탈수단계 후 웨트 ADM 콜라겐은 기존 웨트 ADM 콜라겐보다 비교적 하드하고 터프한 고분자 거동을 보임을 확인해준다. 이를 통해 기존 웨트 ADM 콜라겐은 미끌거리고 통통튀는 고무 탄성체 성질을 가지고 있어 분쇄 등과 같은 후공정이 어려우나, 본 발명에 따른 탈수단계 후 웨트 ADM 콜라겐은 비교적 하드하고 터프한 성질을 가져 분쇄 등과 같은 후공정이 매우 용이함을 입증한다.
하기 도 3은 각각 본 발명에 따른 탈수 단계에 있어서, 탈수 시간에 따른 웨트 ADM 콜라겐의 무게 손실률을 나타내는 그래프로, 탈수 시간이나 건조 시간이 3시간 이상인 경우 무게 손실량 및 무게 손실률에 있어서 큰 변동이 없음을 확인할 수 있었다.
하기 도 4는 각각 본 발명에 따른 건조(drying) 단계에 있어서, 건조 시간에 따른 웨트 ADM 콜라겐의 무게 손실률을 나타내는 그래프로, 건조 시간이 3시간 이상인 경우 무게 손실률에 큰 변화가 없음을 확인할 수 있었다.
하기 도 5는 실시예 14의 결과로서 95 중량% 에탄올에 함침한 시간별 건조할 때 ADM 콜라겐의 무게 변화를 나타내는 그래프로, 6시간 이상 함침하게 되면 대기압에서 상온 건조되는 시간이 4시간 정도면 충분함을 확인할 수 있으며, 이는 본 발명의 우수성을 보여주는 단적인 예이다.
하기 도 6는 참조실시예로서 12시간 탈수 단계에서 사용되는 유기용매에 따른 건조 시간 별 무게변화를 나타낸 그래프로, 에탄올, 메탄올 및 IPA(이소프로판올)의 경우 8시간 이후로 약 70% 이상의 무게손실율을 가지며 무게 변화가 없는 완전 건조 상태를 유지하는 유사한 거동을 확인할 수 있었다. 반면에 에틸아세테이트의 경우 24시간 이상 건조하여야 무게 변화가 없으며, 에탄올, 메탄올 및 IPA를 사용할 때보다 건조 후에도 건조 ADM 콜라겐이 수분을 더 함유하고 있음을 확인할 수 있다.
하기 도 7은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐의 건조공정에 있어 건조 시간 별 ADM 콜라겐 형태 및 유기용매 종류 별 10시간 건조 후 ADM 콜라겐 형태를 나타낸 사진으로, 유기용매에 함침하는 시간이 3시간 이내가 되면 기존 동결건조 ADM 콜라겐과는 다른 형태가 됨을 사진으로 알 수 있다. 그러나 3시간 이후부터는 기존 동결건조 ADM 콜라겐 형태와 같은 구조적 특성을 지니면서 건조시간을 단축할 수 있고 더 나아가 후공정에 필요한 기계적 물성을 지니게 되어 가공성이 크게 개선됨을 예상할 수 있었다.
하기 도 8은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐과 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐의 SEM 이미지를 비교한 사진으로, 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐이 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐과 유사한 표면 및 단면 형상을 가지고 있으나, 다공성 구조가 더 커서 동결건조 ADM 콜라겐 보다 후공정에서 쉽게 파쇄되는 결과를 보여주는 것임을 확인할 수 있다.
하기 도 9는 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐과 종래 건조 ADM 콜라겐의 분쇄 시 입자 형태를 비교한 사진이며, 고무 탄성체 성질을 가져 분쇄가 어려워 여러 덩어리 형태로 분쇄된 종래 ADM 콜라겐 분말과 다르게 미끈거림과 고무 탄성체 성질이 저하되고 하드하고 터프한 성질을 가진 본 발명에 따른 ADM 콜라겐 분말이 더욱 미세하고 성형성 또는 가공성이 뛰어남을 확인할 수 있다.
하기 도 10은 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐 섬유상 파우더 및 분말상 파우더를 광학현미경을 이용해 각각 촬영한 사진으로, 이를 이미지분석을 통해 건조 ADM 콜라겐 분말의 입자 크기가 1~100㎛임을 확인하였으며, 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐이 종래 동결건조 ADM 콜라겐보다 더욱 미세하고 성형성 또는 가공성이 뛰어남을 확인할 수 있다.
Claims (13)
- 웨트 ADM 콜라겐을 90% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수시키는 단계, 및 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 단계를 포함하되,
상기 유기용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조 ADM 콜라겐은 하기 수학식 1
[수학식 1]
무게 손실율(%) = [(웨트 ADM 콜라겐 무게 - 건조 ADM 콜라겐 무게)/ 웨트 ADM 콜라겐 무게] X 100
로 표시되는 무게 손실율(weight loss rate)이 65 내지 85 중량%인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조는 진공 오븐, 옥외(air-open) 또는 에어 드라이어를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 탈수 단계는 웨트 ADM 콜라겐을 유기용매에 1 내지 12 시간 동안 침지시키는 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조 단계는 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 1 내지 24 시간 동안 진공 또는 대기압 하에서 건조시키는 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 웨트 ADM 콜라겐은 돼지 껍질에서 추출된 ADM 콜라겐인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조 ADM 콜라겐의 제조방법은 하기 수학식 2
[수학식 2]
부피 수축률 = [건조 ADM 콜라겐 부피 / 웨트 ADM 콜라겐 부피] X 100
로 표시되는 콜라겐 수축률이 5 내지 30 %인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 유기용매에 유연제, 기능성 첨가제, 항산화제 및 항균제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 기능성 물질이 투입되는 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조 ADM 콜라겐의 제조방법은 상기 건조된 ADM 콜라겐을 분쇄(grinding)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐의 제조방법. - 수분 함량 10 중량% 이하의 건조 ADM 콜라겐으로서, 밀도가 0.2 내지 0.5 g/cm3이고, 인장강도가 13 내지 19 MPa이며, 인장변형률이 100 내지 160 %인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐. - 제 10항에 있어서,
상기 ADM 콜라겐은 돼지 껍질 유래의 ADM 콜라겐인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐. - 제 10항에 있어서,
상기 건조 ADM 콜라겐은 화장품, 지혈제 또는 유착방지제의 지지체나, 섬유의 원료로 사용되는 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐. - 제 10항에 있어서,
상기 ADM 콜라겐은 입자 크기 100 ㎛ 이하의 미세 분말, 두께 100 ㎛ 이하의 섬유 및 이들의 집합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
건조 ADM 콜라겐.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190070870A KR20200143054A (ko) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | 건조 adm 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 adm 콜라겐 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190070870A KR20200143054A (ko) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | 건조 adm 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 adm 콜라겐 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200143054A true KR20200143054A (ko) | 2020-12-23 |
Family
ID=74089263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190070870A KR20200143054A (ko) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | 건조 adm 콜라겐의 제조방법 및 이로부터 제조된 건조 adm 콜라겐 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200143054A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090131432A (ko) | 2008-06-18 | 2009-12-29 | 주식회사 바이오폴 | 조직 수복용 다공성 히알루론산-콜라겐 천연 고분자지지체의 제조방법 |
-
2019
- 2019-06-14 KR KR1020190070870A patent/KR20200143054A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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| KR20090131432A (ko) | 2008-06-18 | 2009-12-29 | 주식회사 바이오폴 | 조직 수복용 다공성 히알루론산-콜라겐 천연 고분자지지체의 제조방법 |
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