KR20210061130A - 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 균질화하는 단계; 균질화된 ADM 콜라겐을 감압 여과하는 단계; 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 프레스로 가압하는 단계; 및 가압된 ADM 콜라겐을 가교제로 가교화하는 단계를 포함하는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 제조공정이 간편하고 균질화가 용이한 건조 ADM 콜라겐을 사용하여 제조 비용 및 시간을 크게 절약하는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 제조공정이 간편하고 균질화가 용이한 건조 ADM 콜라겐을 사용하여 제조 비용 및 시간을 크게 절약하는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트를 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조공정이 간편하고, 균질화가 용이한 건조 ADM 콜라겐을 사용하여, 제조 비용 및 시간을 크게 절약할 수 있는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트에 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, 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 분쇄되기 어려운 성질로 인해 후공정 후 응용할 수 있는 섬유, 필름, 매트 등과 같은 용도에는 적용이 불가능한 한계가 있었다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 제조공정이 간편하고, 균질화가 용이한 건조 ADM 콜라겐을 사용하여, 제조 비용 및 시간을 크게 절약할 수 있는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트를 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 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 균질화하는 단계; 균질화된 ADM 콜라겐을 감압 여과하는 단계; 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 프레스로 가압하는 단계; 및 가압된 ADM 콜라겐을 가교제로 가교화하는 단계를 포함하는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트를 제공한다.
본 발명에 따르면 제조공정이 간편하고, 균질화가 용이한 건조 ADM 콜라겐을 사용하여, 제조 비용 및 시간을 크게 절약할 수 있는 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 웨트 ADM 콜라겐을 95.4% 에탄올에 침지시킨 상태를 실제 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐과, 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐의 SEM 이미지 사진이다.
도 3은 실시예에서 건조 ADM 콜라겐에서 ADM 콜라겐 매트까지의 실제 제조 과정을 사진으로 나타낸 공정도이다.
도 4은 실시예에서 ADM 콜라겐 매트의 실제 가교 공정을 사진으로 나타낸 공정도이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성 테스트한 것을 실제 촬영한 사진이다. 여기에서 (a) 사진은 비가교 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성 테스트이고, (b) 사진은 가교 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성 테스트이다. (c) 사진은 가교 ADM 콜라겐 매트의 표면을 배율을 달리하여 촬영한 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 건조 ADM 콜라겐과, 종래 기술인 동결건조로 제조된 건조 ADM 콜라겐의 SEM 이미지 사진이다.
도 3은 실시예에서 건조 ADM 콜라겐에서 ADM 콜라겐 매트까지의 실제 제조 과정을 사진으로 나타낸 공정도이다.
도 4은 실시예에서 ADM 콜라겐 매트의 실제 가교 공정을 사진으로 나타낸 공정도이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성 테스트한 것을 실제 촬영한 사진이다. 여기에서 (a) 사진은 비가교 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성 테스트이고, (b) 사진은 가교 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성 테스트이다. (c) 사진은 가교 ADM 콜라겐 매트의 표면을 배율을 달리하여 촬영한 SEM 사진이다.
이하 본 기재의 콜라겐 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 콜라겐 매트를 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 소정의 건조 콜라겐을 소정 조건 하에서 균질화, 감압 여과 및 프레스 가압 등을 거쳐 콜라겐 매트를 제조하는 경우, 종래의 pH 조절 단계 등을 생략할 수 있어 제조공정이 간편하고, 콜라겐의 균질화가 용이하여, 콜라겐 매트를 제조하는데 소요되는 비용 및 시간을 크게 절약할 수 있는 것을 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 콜라겐 매트의 제조방법은 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 균질화하는 단계; 균질화된 ADM 콜라겐을 감압 여과하는 단계; 및 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 프레스로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이러한 경우에 제조공정이 간편하고 균질화가 용이하여 콜라겐 매트의 제조 비용 및 시간이 크게 절약되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 콜라겐 매트의 제조방법은 바람직하게는 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 균질화하는 단계; 균질화된 ADM 콜라겐을 감압 여과하는 단계; 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 프레스로 가압하는 단계; 및 가압된 ADM 콜라겐을 가교제로 가교화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이러한 경우에 제조공정이 간편하고 균질화가 용이하여 콜라겐 매트의 제조 비용 및 시간이 크게 절약되는 효과가 있다.
상기 콜라겐 매트의 제조방법은 바람직하게 웨트 ADM 콜라겐을 90% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수하고, 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 진공 또는 대기압 하에서 건조하는 건조 ADM 콜라겐의 제조 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 제조공정이 간편하고 균질화가 용이하여 콜라겐 매트의 제조 비용 및 시간이 크게 절약되는 이점이 있다.
상기 건조 ADM 콜라겐은 하기 수학식 1
[수학식 1]
무게 손실률(%) = [(웨트 ADM 콜라겐 무게 - 건조 ADM 콜라겐 무게)/웨트 ADM 콜라겐 무게] X 100
로 표시되는 무게 손실률(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 에탄올 또는 메탄올일 수 있으며, 보다 바람직하게는 에탄올이고, 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 1L 속에 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. 이때 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 제조 단계는 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.
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 균질화 단계는 바람직하게는 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 블렌더(blender)로 1차 분쇄한 다음, 균질화기(homogenizer)를 이용하여 2차 분쇄하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 균질화가 용이하고, 섬유상 콜라겐이 쉽게 추출되는 이점이 있다.
상기 블렌더는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 블렌더이거나 투입된 건조 ADM 콜라겐을 일정한 크기로 절단할 수 있는 블렌더인 경우 특별히 제한되지 않고, 구체적인 예로 시판되는 가정용 또는 산업용 분쇄 블렌더일 수 있고, 최대 회전 속도가 분당 5000 rpm 이상인 것이 바람직할 수 있다.
상기 균질화기는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 균질화기이거나 투입된 건조 ADM 콜라겐을 섬유화할 수 있는 균질화기인 경우 특별히 제한되지 않고, 구체적인 예로 세포막 분쇄형 균질화기 또는 초음파 균질화기일 수 있고, 상기 세포막 분쇄형 균질화기는 최대 회전 속도가 15000 rpm 이상인 것이 바람직할 수 있다.
상기 용매는 바람직하게는 물 및 유기용매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 바람직하게는 물과 유기용매를 포함하며, 이 경우 균질화가 용이하고, 섬유상 콜라겐이 쉽게 추출되는 이점이 있다.
상기 용매는 바람직하게는 물과 유기용매를 부피비 1:2 내지 1:15로 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 물과 유기용매를 부피비 1:3 내지 1:14로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 물과 유기용매를 부피비 1:4 내지 1:13로 포함할 수 있고, 가장 바람직하게는 물과 유기용매를 부피비 1:6 내지 1:12로 포함할 수 있으며, 이 범위 내에서 균질화가 용이하고, 섬유상 콜라겐이 쉽게 추출되는 이점이 있다.
상기 유기용매는 바람직하게는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 또는 부탄올이며, 더욱 바람직하게는 에탄올 또는 메탄올이고, 이 경우 균질화가 용이하고, 섬유상 콜라겐이 쉽게 추출되는 이점이 있다.
상기 용매는 일례로 건조 ADM 콜라겐 총 중량에 대하여 10 내지 100 배, 바람직하게는 10 내지 50 배, 보다 바람직하게는 15 내지 40 배, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 배로 투입될 수 있고, 이 범위 내에서 균질화가 용이하고, 얇고 균일한 매트를 제조하는데 유리하다.
상기 균질화된 콜라겐은 바람직하게는 섬유 길이가 1 내지 500 ㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 섬유 길이가 10 내지 100 ㎛일 수 있으며, 이 범위 내에서 재현성이 높고 표면 특성이 우수한 콜라겐 매트가 제조되는 이점이 있다.
본 기재에서 섬유 길이는 별도로 정의하지 않는 이상 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 섬유 길이 측정하여 산술 평균할 수 있다
본 기재에서 매트 두께는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 측정하는 방법으로 측정할 수 있고, 구체적인 예로 버니어캘리퍼스를 이용하여 쉽게 측정할 수 있다.
상기 균질화 단계는 상술한 유기용매를 포함하고 있어 0 ℃ 이하에서도 실시될 수 있으며, 바람직하게는 40 ℃ 이하에서 실시될 수 있고, 보다 바람직하게는 35 ℃ 이하에서 실시될 수 있으며, 보다 바람직하게는 30 ℃ 이하에서 실시될 수 있고, 구체적인 예로 -30 내지 40 ℃ 또는 10 내지 25 ℃에서 실시될 수 있으며, 이 범위에서 변형 등이 억제되어 공정상 유리한 이점이 있다.
상기 균질화 단계는 바람직하게 얼음이 투입될 수 있고, 이 경우 제열 효과가 크다.
상기 균질화된 콜라겐은 슬러리 상태에서 바람직하게는 pH가 6 내지 8일 수 있고, 보다 바람직하게는 6.5 내지 8.0일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 7.0 내지 7.5일 수 있다.
상기 균질화 단계는 pH 조절제나 pH 조절 단계를 포함하지 않고, 따라서 제조공정이 간편하고, 제조 비용이나 시간이 크게 절약되는 이점이 있다.
상기 감압 여과는 바람직하게는 10 내지 200 mbar의 감압 하에 실시될 수 있고, 보다 바람직하게는 20 내지 180 mbar의 감압 하에 실시될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30 내지 150 mbar의 감압 하에 실시될 수 있는데, 이 범위 내에서 여과 효율이 높고 일정한 두께의 콜라겐 매트가 용이하게 제조되는 이점이 있다. 이때 일례로 와트만 여과지를 적용할 수 있고, 바람직하게는 와트만 원형 여과지를 적용할 수 있다.
상기 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분은 일례로 두께 1,000 ㎛ 이하의 매트 형태일 수 있고, 보다 바람직하게는 두께 500 ㎛ 이하의 매트 형태, 더욱 바람직하게는 50 내지 500 ㎛일 수 있으며, 바람직한 실시예로 두께 50 내지 200 ㎛의 매트 형태일 수 있으며, 이 범위 내에서 최종적으로 얻어지는 건조 콜라겐 매트의 품질이 우수한 효과가 있다.
상기 감압 여과 단계는 바람직하게는 불용분을 유기용매로 세척하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 건조 시간을 크게 줄일 수 있으며 콜라겐의 필름화를 방지하는 효과가 크다.
상기 프레스로 가압하는 단계는 바람직하게는 가압력이 1 내지 10 ton일 수 있고, 보다 바람직하게는 가압력이 2 내지 8 ton일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가압력이 3 내지 7 ton일 수 있고, 이 범위 내에서 매끄럽고 균일한 콜라겐 매트를 얻는 이점이 있다.
상기 프레스는 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 강한 힘으로 압축시킬 수 있는 가공 기계인 경우 특별히 제한되지 않으나, 일례로 기계 프레스 또는 액압 프레스일 수 있고, 바람직하게는 수압 프레스, 유압 프레스 또는 공압 프레스일 수 있으며, 보다 바람직하게는 유압 프레스일 수 있다.
상기 가교제는 일례로 디에폭시계 화합물, 디(메트)아크릴레이트계 화합물, 디알릴계 화합물, 디이소시아네이트계 화합물, 이미드계 화합물, 아실아자이드 화합물 및 디비닐계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 디에폭시계 화합물일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르(1,4-butanediol diglycidyl ether; BDDE), 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(ethylene glycol diglycidyl ether)EGDGE), 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리(알킬렌 글리콜) 디글리시딜 에테르, 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 트리-메틸올프로판 폴리글리시딜 에테르, 펜타에리트리톨 폴리글리시딜 에테르 및 소르비톨 폴리글리시딜 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 더욱 바람직하게는 폴리(알킬렌 글리콜) 디글리시딜 에테르일 수 있으며, 보다 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 및 폴리테트라메틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(PEGDGE)이며, 이 경우 콜라겐 매트에 독성이 없고, 수분 저항성이 크게 향상되는 효과가 있다.
상기 가교화하는 단계는 바람직하게 가압된 ADM 콜라겐을, 가압된 ADM 콜라겐 100 중량부를 기준으로 가교제 0.1 내지 5 중량부가 포함된 유기용매에 침지시키는 단계를 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 수분 저항성이 크게 향상되는 효과가 있다.
상기 가교제는 바람직하게 0.2 내지 3 중량부, 보다 바람직하게는 0.3 내지 2 중량부, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 1 중량부로 유기용매에 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 콜라겐 섬유 본연의 기능을 잃지 않으면서도 수분 저항성이 크게 향상되는 효과가 있다. 이때 유기용매는 가압된 ADM 콜라겐이 큰 압력없이 중력에 의해서 침지될 수 있는 정도의 양인 경우 특별히 그 양은 제한되지 않는다. 바람직한 실시예로 ADM 콜라겐 100 중량부를 0.3 내지 0.7 중량부의 가교제를 포함하는 유기용매, 바람직하게는 PEGDGE가 포함된 에탄올 용액(가교제+에탄올) 150 ml 내지 1,200 ml, 또는 100 중량부 내지 1,000 중량부, 보다 바람직하게는 200 ml 내지 1,000 ml, 또는 500 내지 1,000 중량부에 침지하여 가교화할 수 있는데, 이 경우 매트가 충분히 적셔져 가교화가 잘 되면서도 용매의 사용이 최소화되어 경제적인 이점이 있다. 여기에서 에탄올은 일례로 순도 90 중량% 이상, 바람직하게는 94 중량% 이상이다.
상기 침지 시간은 바람직하게 1 시간 이상, 보다 바람직하게는 6 시간 이상, 더욱 바람직하게는 12 시간 이상, 보다 더욱 바람직하게는 24 시간 이상일 수 있고, 구체적인 예로 1 시간 내지 72 시간일 수 있으며, 이 범위 내에서 가교화 효율이 높아 수분 저항성이 크게 향상되는 효과가 있다.
상기 콜라겐 매트의 제조방법은 바람직하게 가교된 ADM 콜라겐을 어닐링하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 내부 응력이 제거되고 치수안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 어닐링 단계는 바람직하게 가교된 ADM 콜라겐을 진공 오븐으로 35 내지 55 ℃ 하에서 최소 12시간 이상 처리하는 것일 수 있고, 보다 바람직하게 가교된 ADM 콜라겐을 진공 오븐으로 40 내지 50 ℃ 하에서 최소 24시간 이상 처리하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가교된 ADM 콜라겐을 진공 오븐으로 45 내지 50 ℃ 하에서 24시간 내지 72시간 동안 처리하는 것일 수 있고, 이 범위 내에서 내부 응력의 제거 및 치수안정성이 향상된다.
본 기재에서 어닐링 처리 시간은 가교된 ADM 콜라겐이 가열 처리되는 시간, 즉 가열되는 시점부터 가열을 중단한 시점까지의 시간을 의미하고, 가열 중단 시점부터 상온까지 냉각되는 시간은 포함되지 않는다.
본 발명의 콜라겐 매트는 상기 콜라겐 매트의 제조방법에 의하여 제조되되, 두께가 200 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하고, 이러한 경우 콜라겐 본연의 효과가 잘 발현되며, 표면이 매끄럽고 두께가 균일한 콜라겐 매트를 제공하는 효과가 있다.
상기 콜라겐 매트의 두께는 바람직하게는 180 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 150 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 120 ㎛ 이하일 수 있고, 바람직한 일 실시예로 30 내지 180 ㎛, 보다 바람직하게 50 내지 150 ㎛, 더욱 바람직하게 90 내지 120 ㎛일 수 있으며, 이 범위 내에서 이러한 경우 콜라겐 본연의 효과가 잘 발현되며, 표면이 매끄럽고 두께가 균일한 콜라겐 매트를 제공하는 효과가 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]
하기 실시예에서 에탄올(94.5%)과 메탄올(99.5%)은 삼전화학(주)에서 구입한 제품을 사용하였고, 폴리(에틸렌 글리콜) 디글리시딜에테르(PEGDGE)는 머크사에서 구입한 제품을 사용하였다.
제조예: 건조 ADM 콜라겐의 제조
<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.
수득한 건조 ADM 콜라겐은 하기 시험예의 방법으로 측정된 무게 손실률이 76 %, 밀도가 0.4 g/cm3, 인장강도가 15.47 N/mm2, 인장변형률이 125 %이었다. 이러한 결과로부터 종래 동결건조 ADM 콜라겐 대비 동등 이상의 물성을 갖는 건조 ADM 콜라겐이 제조됨을 확인할 수 있었다.
[시험예]
* 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.
* 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.
실시예 1
<비가교 ADM 콜라겐 매트의 제조>
1 cm x 1 cm 크기로 자른 20 g 정도의 위에서 제조된 건조 콜라겐에 물 50 내지 80 ml 정도를 첨가한 후(단, 제열을 위해 물 대신 물과 어름 혼합물 투입도 가능함), 블랜더(AXLERIM POWER BLENDER)를 이용하여 건조 콜라겐이 균일한 크기가 될 때까지 파쇄하여 혼합물을 만들었다. 이 혼합물에 약 550 ml 에탄올을 첨가한 다음 균질화기(IKA 3787000 T 50 ULTRA-TURRAX)를 사용하여 신속하게 균질화시켰다. 이때 균질화된 콜라겐 섬유의 길이는 10 내지 5,000 ㎛로 다양하였고, 건조 후 섬유의 평균 직경은 약 12 ㎛ 내외, 즉 3 내지 40 ㎛로 다양하였다. (이때 필요에 따라 에탄올을 넣지 않고 균질화해도 무방하나, 에탄올이 들어가게 되면 수화 콜라겐은 탈수가 진행되어 보다 쉽게 섬유 형태의 콜라겐이 만들어지며, 감압 여과를 통해 균질화된 혼합물(섬유화 콜라겐+물+에탄올)로부터 손쉽게 불용분인 고체 섬유상 콜라겐을 추출할 수 있다.)
이어서 균질화된 혼합물을 진공여과기(WJ-15) 및 와트만 #2 원형 110mm 여과지를 사용하여 여과 과정에 통해서 균질화된 혼합물로부터 고체 콜라겐 불용분을 추출 및 분리한 다음, 메탄올 또는 에탄올로 세척하였다. 이후 여과지에 매트 형태로 남은 콜라겐 섬유를 그대로 떼어 내었다.
여과지에서 떼어 낸 콜라겐 매트를 완전히 건조되기 전에 짧은 시간 동안 실온에서 압력 프레스(5톤)로 가압하여 매끄럽고 균일한 매트를 제조하였고, 이를 실온에서 1 일 동안 건조하여 최종적으로 비가교 콜라겐 매트를 완성하였다.
하기 도 3은 실시예 1에서 수행한 그대로 건조 ADM 콜라겐을 분쇄한 후 여과하여 비가교 콜라겐 매트를 만드는 전체 공정을 사진으로 촬영한 것이다.
<가교 ADM 콜라겐 매트의 제조>
비가교 콜라겐 매트의 수분 저항성을 향상시키기 위해, 비가교 콜라겐 매트를 매트 무게의 0.5 중량부에 해당하는 폴리(에틸렌 글리콜) 디글리시딜에테르(PEGDGE)를 포함하는 에탄올 용액(에탄올+PEGDGE) 200 ml에 1 일 동안 침지시켜 콜라겐 매트의 가교 결합을 수행하였다. 이후 가교된 ADM 콜라겐 매트를 진공 오븐에서 45~48 ℃로 최소 1일 동안 열처리하고 상온으로 냉각하여 어닐링한 후 최종적으로 가교 ADM 콜라겐 매트를 제조하였다. 제조된 가교 ADM 콜라겐 매트의 두께는 A4 용지의 두께와 유사한 90~120 ㎛였다.
하기 도 4는 실시예 1에서 실제 수행한, 비가교 ADM 콜라겐 매트의 가교 공정 및 어닐링 공정을 사진으로 촬영한 것이다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 20 g 정도의 제조된 건조 콜라겐을 대략 1 cm x 1 cm 크기로 자른 후 20배 정도의, 에탄올(94.5 %) 및 탈이온수 부피 비율 80:20의 용매와 함께 블랜더에 넣어 40 ℃를 넘지 않도록 하면서 콜라겐이 섬유 형태로 만들어질 때까지 분쇄한 것(균질화 단계까지)을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 가교 콜라겐 매트를 제조하였다. 이러한 방법은 수득한 콜라겐 섬유는 그 길이가 다소 길었고, 또한 에탄올 양이 많아 콜라겐이 석출되는 조건으로, 콜라겐을 섬유화하기 위해서 실시예 1 대비 다소 긴 시간이 소모되었다. 나머지 결과들은 실시예 1과 비슷하였다.
[시험예 및 결과]
하기 도 5는 ADM 콜라겐 매트의 물에 대한 저항성을 테스트하기 위해 물 속에 각각 실시예 1에서 제조한 비가교 ADM 코라겐 매트(a) 사진) 및 가교 ADM 콜라겐 매트(b) 사진)를 넣고 팽창 정도를 확인하는 사진과, 가교 ADM 콜라겐 매트의 표면을 배율을 달리하여 촬영한 SEM 사진(c) 사진)을 도시하였다.
하기 도 5에서 (a) 사진과 (b) 사진은 각각 가교 전과 가교 후 ADM 콜라겐 매트(실시예 1)의 물 속에서의 팽창 성능을 나타내는데, 비가교 ADM 콜라겐 매트는 물 속에 오랫동안 잠겨 있으면 물에 의해서 완전히 풀어지지는 않지만 상당히 팽창되는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 가교제에 의해 가교 결합을 한 가교 ADM 콜라겐 매트는 가교 결합을 하지 않은 ADM 콜라겐 매트보다 덜 팽창되는 경향이 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 팽창 정도는 가교율에 따라 영향을 받을 것으로 예상되며, 가교 결합이 형태 안정성에 유리함을 확인할 수 있었다.
또한, (c) 사진은 가교 ADM 콜라겐 매트(실시예 1) 표면을 배율을 달리하여 SEM 테스트(TM 1000, 히타치, 일본)에 의해 관찰한 것인데, 콜라겐 섬유 모양이 명확히 관찰되었다.
결론적으로, 본 발명에 따른 ADM 콜라겐 매트의 제조방법은 종래 방법과는 달리 건조 ADM 콜라겐으로부터 시작하여 동결 건조 과정을 생략하여 공정상 간단하며 에너지적으로도 유리하고, 더욱이 건조 ADM 콜라겐으로부터 분쇄 및 여과 과정을 통해 물과 유기용매를 포함하는 콜라겐 혼합액으로부터 성공적으로 제조됨을 확인할 수 있었다.
Claims (15)
- 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 균질화하는 단계; 균질화된 ADM 콜라겐을 감압 여과하는 단계; 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 프레스로 가압하는 단계; 및 가압된 ADM 콜라겐을 가교제로 가교화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 콜라겐 매트의 제조방법은 웨트 ADM 콜라겐을 90% 농도 이상의 유기용매에 담가 탈수하고, 탈수된 ADM 콜라겐을 유기용매와 분리한 후, 진공 또는 대기압 하에서 건조하는 건조 ADM 콜라겐의 제조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 균질화 단계는 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 블렌더(blender)로 1차 분쇄한 다음, 균질화기(homogenizer)를 이용하여 2차 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 콜라겐 매트의 제조방법은 가교된 ADM 콜라겐을 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 용매는 물 및 유기용매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 5항에 있어서,
상기 용매는 물과 유기용매를 부피비 1:2 내지 1:15로 포함하는 것을 특징으로
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 5항에 있어서,
상기 유기용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 균질화 단계는 40 ℃ 이하에서 실시되는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분은 두께 1,000 ㎛ 이하의 매트 형태인 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 감압 여과 단계는 불용분을 유기용매로 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 가교제는 디에폭시계 화합물, 디(메트)아크릴레이트계 화합물, 디알릴계 화합물 및 디비닐계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 가교화하는 단계는 가압된 ADM 콜라겐을, 가압된 ADM 콜라겐 총 100 중량부를 기준으로, 가교제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 유기용매에 침지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조 콜라겐은 수분 함량 10 중량% 이하이고, 밀도가 0.2 내지 0.5 g/cm3이며, 인장강도가 13 내지 19 MPa이고, 인장변형률이 100 내지 160 %인 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법. - 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 콜라겐 매트의 제조방법에 의하여 제조되되, 두께가 200 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트. - 건조 ADM 콜라겐을 용매와 섞어 균질화하는 단계; 균질화된 ADM 콜라겐을 감압 여과하는 단계; 및 감압 여과로 수득한 ADM 콜라겐 불용분을 프레스로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
콜라겐 매트의 제조방법.
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