KR20220043992A - 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼과 그 제조방법 및 이를 이용한 인체용 시트 및 그 제조방법 - Google Patents
키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼과 그 제조방법 및 이를 이용한 인체용 시트 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 키토산 유기전해질을 포함하고 천연물과 생체로부터 유래된 고분자로 만들어진 미세포상 고분자 발포체로서 키토산을 바이오 폼에 직접 적용시킬 수 있도록 하면서 다공성에 의하여 액상물질을 함침 또는 도포시에 액상물질이 충분한 양으로 오랫동안 배출될 수 있도록 하면서 인체부착성이 개선되도록 한 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼 및 이를 이용한 인체용 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 키토산 유기전해질을 포함하고 천연물과 생체로부터 유래된 고분자로 만들어진 미세포상 고분자 발포체로서 키토산을 바이오 폼에 직접 적용시킬 수 있도록 하면서 다공성에 의하여 액상물질을 함침 또는 도포시에 액상물질이 충분한 양으로 오랫동안 배출될 수 있도록 하면서 인체부착성이 개선되도록 한 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼 및 이를 이용한 인체용 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
바이오폼(bio foam)은 하이드로겔이 물리화학적 결합에 의해 3차원적 메트릭스를 형상한 것으로, 물을 제거한 고분자 발포체로 불용성 상태의 것을 바이오폼이라 한다.
이러한 바이오 폼은 석유 대신 감자, 밀, 옥수수 등과 같은 생분해성이고 지속가능하며 환경 친화적인 전분(starch)을 이용하는 것이므로, 환경오염문제가 심각해지면서 CFC를 사용하지 않고, 연소시 유독성 흄을 생성하지 않으며, 분해속도가 빠른 상기 바이오 폼에 대한 관심은 점점 증가되고 있다.
한편, 천연의 소재는 종종 화장품에 유용하고 적합한 성질을 제공해 주는데, 천연에서 만들어지는 폴리머인 키토산은 피부보습, 점도개선, 유화제, 방부제로써의 기능이 밝혀지면서 피부 및 헤어 제품 모두에서 그 사용빈도가 늘어나고 있다.
그러나, 키토산은 물과 유기용매에 용해되지 않기 때문에 그 용도가 한정되어 있다
따라서, 본 발명은 상기 키토산이 바이오폼에 적용되도록 함으로써, 마스크팩 등의 화장품이나 상처(또는 화상 습윤) 드레싱 제품 등 인체용 시트에 적용할 수 있도록 하기 위한 노력의 결과로 발명되었다.
본 발명은 키토산 유기전해질을 포함하고 천연물과 생체로부터 유래된 고분자로 만들어진 미세포상 고분자 발포체로서 키토산을 바이오 폼에 직접 적용시킬 수 있도록 하면서 다공성에 의하여 액상물질을 함침 또는 도포시에 액상물질이 충분한 양으로 오랫동안 배출될 수 있도록 하면서 인체부착성이 개선되도록 한 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼을 제공하는 데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 상기 바이오폼 소재에 화장용수, 치료약액 등을 첨가하여 인체용 시트를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 키토산 유기전해질, 이온성 고분자, 비이온성 고분자를 포함하여 구성되고, 10 g/L 내지 1,010 g/L 사이의 밀도 및 0.1 μm 내지 100 μm 사이의 공극 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼과 그 제조방법 및 이를 이용한 인체용 시트 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 바이오 폼은 키토산 유기전해질을 포함하고 천연물과 생체로부터 유래된 고분자로 만들어진 미세포상 고분자 발포체로서 키토산을 바이오 폼에 적용할 수 있게 되므로 상기 바이오 폼을 이용한 제품에서 키토산의 효과를 얻을 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 바이오 폼은 화장품, 약학적, 농업적 및 일상생활 용도로 사용이 가능하며, 이들 분야에서 다수의 미세기공에 의하여 약액 즉 비료, pH버퍼, 제초제 등이 함침되어 서서히 외부로 흘러내리도록 함으로써 그 효과를 오랫동안 지속시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 피부에 대한 밀착력이 우수하기 때문에 에센스 등의 화장 용수를 첨가하여 마스크 팩으로 이용하는 경우, 피부 보습 효과가 우수하여 거친 피부를 회복시켜 깨끗하고 건강한 피부를 유지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 바이오폼에 피부치료용 약액을 첨가하여 드레싱용 폼 등으로 사용이 가능하고, 이 경우에도 약효가 오랫동안 유지될 수 있게 되며, 피부밀착력이 우수하여 우수한 약효가 얻어지도록 할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 바이오 폼 사진
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인체용 시트를 위한 바이오폼 부직포 시트를 나타내는 사진
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인체용 시트를 위한 바이오폼 부직포 시트를 나타내는 사진
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 바이오 폼은, 키토산 유기전해질, 이온성 고분자, 비이온성 고분자 및 첨가물을 포함하여 구성되며, 상기 키토산 유기전해질, 이온성 고분자, 비이온성 고분자 및 첨가물을 포함하는 수용액을 제조하고, 상기 수용액으로부터 에어로 겔을 형성하며, 상기 겔을 성형하고 건조하여 제조한 것으로, 상기 바이오 폼은 흡수 또는 탈수에 의해 물리화학적 형태와 성질이 민감하게 변하고, 10 g/L 내지 1,010 g/L 사이의 밀도 및 0.1 μm 내지 100 μm 사이의 공극 지름을 가지며, 유연성 미세포상 고분자 발포체로서 물 또는 수상을 흡수하여 팽윤되는 바이오 폼이다.
상기에서 키토산 유기전해질에 사용되는 키토산은 키틴을 탈아세틸화한 것으로 분자량이 1,000g/mol 내지 2,000,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 50% 내지 99% 사이인 것을 사용한다.
이때 탈아세틸화도가 50% 이상이 되어야 키토산으로 되고, 탈아세틸화도 99% 이상의 키토산은 매우 얻어지기 어려우며, 키토산의 분자량이 1,000g/mol 이하인 경우는 올리고당으로 고분자로서 키토산의 특성이 감소되고, 분자량이 2,000,000g/mol 이상인 경우에는 점성이 과도하여 키토산 유기전해질의 형성이 잘 이루어지지 않는다.
따라서, 본 발명에서 사용되는 키토산은 바람직하게는 분자량이 10,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 사이이고 탈아세틸화도가 70% 내지 95% 사이인 것을 사용한다.
그리고 상기 키토산 유기전해질을 형성하는 유기산은 만델산, 바닐릴만델산, 히드록시만델산, 메톡시만델산, 아스콜브산, 에틸아스콜브산, 레티놀산, 글루콘산, 만누론산, 글루론산, 글루크론산, 갈락트론산, 리본산, 갈락톤산, 글루코헵톤산, 글루카르산, 갈락타르산, 락토바이온산, 말토바이온산, 셀로바이온산, 구연산, 주석산, 숙신산, 감마히드록시부틸산, 벤조산, 히드록시벤조산, 살리실산, 아세틸살리실산, 프로포카테큐산, 바닐산, 계피산, 글루타민산, 파이로글루타민산, 아스팔트산, 아젤라산, 올레산, 리놀레산, 코지산, 리포산, 바이오틴, 사과산, 초산, 젖산, 초산 또는 글리콜산으로부터 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물을 사용한다.
이러한 키토산과 유기산에 의하여 형성된 키토산 유기전해질의 분자구조식은 아래와 같다.
상기 이온성 고분자는 알기네이트, 한천, 아가로스, 펙티네이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 대두다당류, 카라기난, 잔탄검, 겔란검, 펙틴, 아라비아검, 카라야검, 드라간트검, 미소결정 셀룰로오스, 베타글루칸, 후코이단, 히알루론산, 글리코겐, 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴 중에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물이다.
이 중 검은 식물로부터 유래된 탄수화물의 복합체이며 물을 첨가했을 때 점성 용액이나 분산물이 생성되도록 팽윤된다.
그 예로는 겔란검이 있으며 이를 우선적으로 단독 사용하여 아주 저밀도 바이오폼을 형성하거나 또한, 젤라틴과 한천과 함께 복합하여 사용할 수 있다.
상기 비이온성 고분자는 플루란, 갈락토만난, 호로파검, 로커스트빈검, 타라검, 구아검, 글루코만난, 타마린드검, 전분, PVA, 플루로닉, 커드란, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴록사머, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈으로부터 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물이다.
이러한 비이온성 고분자는 키토산 유기전해물이 양이온성이고, 이온성 고분자가 음이온성으로 이들은 단독으로는 혼합되지 않으나 상기 비이온성 고분자 즉 중성인 비이온성 고분자가 투입되어 이들을 혼합하여 주고, 이러한 혼합에 의하여 젤이 형성됨으로써 형태를 만들 수 있게 된다.
한편, 첨가물은 유연제, 계면활성제, 안정제, 부형제, 의약제, 용매, 가소제, 가교제, 경화제, 흡습제, 충전제, 강화제, 향료, 착색제, 글리세롤, 부틸렌글리콜, 에리드리톨, 자일리톨, 솔비톨, 실리콘오일, 고무질, 천연지방, 천연오일, 왁스, 식물추출물, 파라핀, 스쿠알렌, 스쿠알란, 광유, 지방산, 불포화지방산, 어유, 리피드, 자외선차단제 및 항균제로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물을 혼합용액의 총 중량기준 0.01 중량% 내지 5.0 중량%로 포함한다.
상기에서 가교제는 글루타알데히드, 염화칼슘, 황산구리, 디이소시아네이트, 폴리올 폴리글리시딜 에테르, 글리콜 디글리시딜 에테르, 글리세롤 디글리시딜 에테르, 글리세롤 트리글리시딜 에테르, 디글리세롤 테트라글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜 글리시딜 에테르, 부탄디올 디글리시딜 에테르와 같은 1-3의 중합도를 갖는 폴리올 폴리글리시딜 에테르 등의 폴리에폭시 화합물, 특히 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 디카르복실산 디글리시딜 에테르 등 뿐 아니라 디에폭시드를 포함하는 에폭시드 화합물(에폭시드)의 군에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물이 사용된다.
이하 본 발명에 따른 바이오 폼 제조방법을 살펴본다.
본 발명에 따른 바이오 폼 제조방법은, 키토산 유기전해질 용액을 형성시키고; 이온성 고분자 및 비이온성 고분자를 극성 용매에 용해하여 고분자 용액을 형성시키고; 상기 키토산 유기전해질 용액과 고분자 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조여 겔화시킨 후; 건조시켜 바이오폼을 제조한다.
상기에서 고분자 용액에 사용되는 극성 용매는 일차 용매라 하고, 혼합용액을 제조하여 겔화시키는 과정에서 일차 용매의 치환용으로 사용되는 용매를 치환 용매라 하며, 치환 용매는 순차적으로 1차 치환 용매, 2차 치환 용매...등으로 나타낸다.
상기에서 극성 용매 즉 일차 용매로는 물, 케톤, 에테르 또는 알코올 등이 있다.
물은 많은 양의 고분자를 용해시킬 수 있어서 고밀도 발포체를 형성시키는데 필요하다.
알코올은 일차 용매로 사용될 수 있으나 적은 양의 고분자만 용해시킬 수 있어서 이를 단독으로 사용하는 경우 저밀도 바이오폼만이 생성될 수 있으므로, 다른 용매와 다양한 비율로 혼합하여 사용된다.
그리고 상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 혼합한 혼합용액은 겔화되는데, 이는 양이온성인 키토산 유기전해질과 음이온성인 이온성 고분자가 중성인 비이온성 고분자에 의하여 혼합되면서 결합되어 겔화될 수 있다.
이와 같이 제조된 혼합 용액은 겔화가 이루어지고, 이를 그대로 건조시켜 바이오 폼을 형성할 수도 있고, 더 작은 공극을 갖도록 상기 겔화가 이루어진 상태에서 일차 용매인 극성용매를 비극성 용매(시클로핵산)로 치환시켜 겔의 공극에 위치되는 일차 용매를 비극성 용매로 치환한 후 건조하여 바이오폼으로 성형하는 것도 가능하며, 또 다른 방법으로 상기 혼합 용액을 시트에 함침한 후 열풍건조하여 시트와 결합된 형태의 바이오 폼 성형도 가능하다.
상기에서 최종 바이오폼의 밀도 및 셀 벽 두께는 일차 용매인 극성 용매에 희석되는 고분자 양에 의해 결정되고, 상기 극성 용매에 고분자가 녹은 고분자 용액에는 필요한 경우 가교제 등 목적에 맞는 첨가제를 추가할 수도 있다.
이러한 바이오폼 제조방법에 있어서 겔화 후 바이오 폼을 성형하는 과정을 하기에서 보다 구체적으로 살펴본다.
첫째, 혼합 용액을 바로 바이오 폼으로 성형하는 과정을 살펴보면, 상기 혼합 용액을 소정크기와 모양의 용기에 부어 겔화시키고, 상기 용기를 얼음물 수조에 담아 보다 빨리 겔화가 이루어지도록 하는데, 이 단계에서 겔이 동결되지 않도록 주의해야한다.
겔화 시간은 온도와 고분자 희석량에 의해 달라지지만, 대체로 겔화는 몇 분 내에 일어나고, 상기 용기는 냉각속도를 빠르게 하기 위하여 바닥이 구리로 이루어진 것을 사용한다.
이러한 본 발명에 의하여 제조된 바이오 폼 중 치환공정을 거치지 않고 제조된 바이오폼은 도 1에 나타내는 바와 같이 밀도 약 150 g/L의 셀 구조를 보여준다.
두번째, 더 작은 공극 크기(0.5 μm 이하)의 바이오 폼을 생산하기 위하여 극성 용매를 비극성 용매로 치환하여 바이오폼을 형성하는 과정을 살펴보면, 상기 치환에 사용되는 치환용매는 겔 공극 안에 있는 기존 용매보다 동결 시 더 작은 결정이 형성되는 다른 용매가 적용되며, 이러한 치환은 적어도 한번 이상 수행될 수 있 있다.
즉, 고분자를 녹이는 데 사용되는 일차 용매인 물은 높은 열용량을 갖고 겔 공극 안에서 동결될 때 큰 결정을 생성하는 경향이 있어서 큰 공극과 불투명 바이오폼을 유도한다.
이런 이유로 일반적으로 일차 용매로 사용된 극성 용매인 물을 치환 용매로 치환하는데, 치환 용매는 비극성 용매를 사용하며, 이러한 치환을 여러 번 반복하여 겔에서부터 물을 제거함으로써 급속한 동결이 가능하도록 하고 공극 크기를 최소로 하는데, 이때 치환에 사용되는 치환 용매는 점점 낮은 열용량을 갖는 용매를 사용한다.
이러한 치환 용매 중 1차 치환 용매로는 알코올류, 케톤류(즉, 메틸에틸케톤), 에테르류, 알데히드류 또는 아민류 (즉, 아세토니트릴)과 같은 유기 수용성 용매를 사용한다.
상기 1차 치환 용매로 알코올을 사용할 경우 겔 안에 있는 물이 알코올로 점진적으로 치환되도록 하기 위하여, 다수개의 수조에 각각 농도가 점점 짙어지는 알코올을 담는다.
그리고, 2차 치환 용매는 비극성 유기 용매이며, 용매의 선택은 원하는 공극 크기와 동결에 의해서 제한받는다.
상기 2차 치환 용매로는 파라-자일렌 및 시클로헥산의 용액이나, 헥사데칸, 나프탈렌, 라우릴 알코올, 프레온 등의 다른 비극성 유기용매도 유효한데, 상기 2차 치환 용매는 물에 불용성이고 응결점이 +30℃ 내지 -30℃ 사이인 대부분의 유기용매가 사용될 수 있다.
또한, 일차 및 2차 치환 용매는 일반적으로 섞이지 않으므로 1차 치환 용매가 일차 및 2차 치환 용매 모두에 용해성인 공용매로 작용한다.
그리고 상기 용매의 치환 후에 겔은 일반적으로 용매의 용융점 아래로 과냉각되고, 이때 겔 속의 용매 역시 급속히 동결되며, 겔 속에서 동결된 용매는 동결 건조 동안에 승화에 의해 제거된다.
만일 용매가 완전히 고체가 되지 못하고 액체로 기공 속에 남아 있는 경우 발포체 구조는 수축되고 붕괴될 것이다.
동결 건조는 약 -6 ℃로 유지시켜 진행하는데, 통상 몇 일에 걸쳐 진공 건조되어, 용매와 물은 승화되고 승화된 기체들은 동결 건조 유닛 밖에 있는 냉각 트랩에 모여진다.
이러한 방법으로 제조된 바이오 폼은 공극크기가 1 미크론 이하가 되고, 반투명하게 형성된다.
만약 바이오 폼의 밀도가 약 500 g/L보다 크게 하려면 동결 건조 단계는 뺄 수 있다. 이와 같이 상대적으로 높은 밀도의 발포체에 사용되는 용매들은 상압에서 증발에 의해 간단히 제거될 수 있어야 한다.
세번째, 본 발명에서 혼합 용액을 시트에 함침하여 바이오 폼을 형성하는 방법을 설명하면, 상기 혼합 용액을 셀룰로오스 부직포 시트에 함침(90℃)한 후, 이를 열풍건조(170℃, 5m/min)하며, 이후 상기 부직포 시트상에 형성된 바이오폼 시트에 화장 용수(특히 에센스)를 첨가하면 마스크 팩으로 사용이 가능하다.
본 발명에 따른 상기 마스크 팩은 부직포이면서도 바이오폼이 전체적으로 포함되어 있어 피부에 대한 밀착력이 우수하고, 종래 부직포 마스크 팩이 가지는 밀착력 저하 문제를 해결할 수 있고, 이로 인해 보습력이 우수한 효과를 가지며, 기존의 하이드로겔 마스크 팩의 과도한 신축성과 밀착력을 바이오폼 부직포가 조절함으로써 사용이 간편하다.
또한 상기 부직포 시트상에 형성된 바이오 폼은 마스크 팩외에도 아이 패치, 넥 패치, 가슴 패치, 볼 패치, V 라인 패치 중에서 선택되는 1종 이상에 사용될 수도 있다.
이하 본 발명의 구체적인 실시에를 살펴본다.
본 발명의 실시 예에서는 1 - 10 kg의 알기네이트 등 이온성 고분자와 0.1 - 5 kg의 풀루란 등 비이온성 고분자를 100 L의 열수에 용해시켜 고분자 용액을 만든다.
여기에 키토산 0.1 - 10 kg을 0.5 - 5 L의 산 수용액에 용해시킨 키토산 유기전해물을 혼합하여 혼합 용액을 만든다.
가교제 없이 겔화하는 과정으로서 상기 혼합 용액을 용기에 붓는데, 상기 용기를 95%의 에탄올조에 넣어 에탄올로 겔 공극 내의 물을 치환시키고, 그 다음 겔을 다시 농도가 더 높은 에탄올 조에 넣어두어 남아있는 물을 치환시킨다.
물이 에탄올로 완전히 치환된 후에는 다시 시클로헥산 욕조에 넣어 미소량의 에탄올을 시클로헥산으로 완전히 치환한다.
상기와 같이 치환과정을 거친 겔은 시클로헥산의 빙점 아래로 과냉각되고, 그 후 융점 -40℃ ~ -160℃ 의 이소펜탄 안에서 빠르게 동결되고 동결 겔은 0℃ ~ -80℃에서 건조된다.
동결 건조가 완료되었을 때 그 성형물은 용기에서 제거된다.
그 결과 얻어진 이 바이오폼은 셀 지름이 0.1 - 100 μm인 셀 구조를 가지며, 반투명하고, 밀도는 100 - 300 g/L 정도이고, 비표면적은 0.1 - 120 m2/g 정도이다.
한편, 상기 혼합 용액을 용기에 붓지 않고 작업용 탱크에 충진시키고, 상기 혼합 용액을 부직포 시트에 침지하거나, 또는 백시트에 붓고 이를 나이프 코터를 통과시켜 고르게 펼친 후, 상기 혼합용액을 90℃까지 가열하여 혼합용액의 고화를 진행시키고, 건조로로 이동시켰다.
상기 건조로의 온도는 130℃ ~ 200℃로 유지시키면서, 분당 3~10m의 속도로 열풍 건조시켰다. 상기 건조로를 통과한 바이오폼 시트는 압력롤러에 롤링시켰다.
이렇게 건조된 바이오폼 시트는 롤러에 감고, 상기 롤러에 감겨진 바이오폼 시트는 일정한 크기로 재단되어 사용될 수 있다.
이때, 백시트를 사용한 경우 상기 백시트를 바이오폼과 분리한다.
실시예 1
소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 풀루란(pullulan, TCI사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 60 g을 2% 젖산 수용액 2L에 용해시켜 키토산 유기전해질 용액을 제조한다.
고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 고속 블렌더 호모믹서에서 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
가교제를 넣지 않고 겔화하는 과정으로서 상기 혼합용액을 용기에 붓고, 95 %의 에탄올 조에 넣어두고 에탄올로 공극 내의 물을 치환시킨다. 물을 에탄올로 치환하는 과정에서 유성화 겔이 형성되고, 이를 다시 에탄올 조에 넣어두어 남아있는 물을 치환시킨다. 물이 완전히 치환되었을 때 다시 시클로헥산 욕조에 넣어두고, 반복적으로 시클로헥산 욕조에 담가서 미소량의 에탄올을 시클로헥산으로 완전히 치환한다.
이와 같이 시클로헥산으로 치환된 겔은 상기 시클로헥산의 빙점 아래로 과냉각되고, 그 후 융점 -150℃의 이소펜탄 안에서 빠르게 동결되고 동결 겔은 0℃에서 건조된다.
동결 건조가 완료되었을 때 그 성형물은 용기에서 제거된다.
그 결과 얻어진 이 바이오폼은 셀 지름이 0.5 - 20 μm이고, 반투명하며, 밀도는 150 g/L 이고, 비표면적은 8 m2/g 이다.
실시예 2
소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 플루로닉(Pluronic F-127, Sigma-Aldrich사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 42 g을 2% 글루콘산 수용액 2 L에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 고속 블렌더에서 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
가교제를 넣지 않고 겔화하는 과정으로서 실시예 1과 동일한 과정을 바이오 폼을 형성한다.
그 결과 얻어진 바이오폼은 도 1에 나타내는 바와 같으며, 셀 지름이 0.1 - 10 μm인 셀 구조를 가지고, 반투명하며, 밀도는 210 g/L 이다.
실시예 3
소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 PVA(polyvinyl alcohol 1,500, 대정사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 42 g을 2% 글루콘산 수용액 2 L에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 고속 블렌더에서 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
가교제를 넣지 않고 겔화하는 과정으로서 실시예1과 동일한 방법으로 바이오폼을 제조한다.
그 결과 얻어진 바이오폼은 도 2에 나타내는 바와 같으며, 셀 지름이 0,5 - 30 μm이고, 불투명하며, 밀도는 200 g/L 정도이고, 비표면적은 5 m2/g 정도이다.
실시예 4
소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 타피오카(Tapioca SWI전분회사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 42 g을 2% Azelaic acid 수용액 2 L에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 고속 블렌더에서 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
가교제를 넣지 않고 겔화하는 과정으로서 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오 폼을 형성한다.
그 결과 얻어진 바이오폼은 도 3에 나타내는 바와 같으며, 셀 지름이 0,5 - 30 μm이고, 불투명하며, 밀도는 210 g/L 정도이고, 비표면적은 5 m2/g 정도이다.
실시예 5
소디움 알기네이트 100g 및 풀루란(pullulan, TCI사 제품)300g 을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 42 g을 2% Ascorbyl acid 수용액 2 L에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 고속 블렌더에서 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
가교제를 넣지 않고 겔화하는 과정으로서 실시예1과 동일한방법으로 바이오 폼을 형성한다.
그 결과 얻어진 바이오폼은 도 4에 나타내는 바와 같으며, 셀 지름이 0,5 - 30 μm이고, 불투명하며, 밀도는 220 g/L 정도이고 비표면적은 5 m2/g 정도이다.
실시예 6
소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 PVA(polyvinyl alcohol 1,500, 대정사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 42 g을 3% 글루콘산 수용액 2 L에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 고속 블렌더에서 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
10℃ 이하의 온도에서, 가교제로 0.5 g의 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르 (BDDGE, Sigma-Aldrich)를 패들 교반기로 교반하면서 5분 동안 혼합 용액에 한방울씩 가한다.
이후 가교제가 포함된 혼합 용액은 진공 믹서에서 기포를 제거하고, 기포가 제거되고 겔화된 혼합 용액을 시트에 부은 후 0℃ 미만의 온도에서 유지하여 동결하고, 동결이 완료되면 24시간 동안 -80℃에서 동결 건조한다.
그 결과 얻어진 이 바이오폼은 셀 지름이 1 - 50 μm이고, 불투명하며, 밀도는 150 g/L 정도이고, 비표면적은 3 m2/g 정도이다.
실시예 7
20℃에서 소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 풀루란(pullulan, TCI사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 60 g을 2% 젖산 수용액에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 호모믹서에서 혼합용액을 제조한다.
그 다음, 상기 혼합용액을 작업용 탱크에 충진시키고, 상기 혼합용액을 이형 시트에 붓고 이를 나이프 코터를 통과시키고, 상기 혼합용액이 도포된 이형 시트를 90℃까지 가열하여 상기 혼합용액의 고화를 진행시키고 건조로로 이동시킨다.
상기 건조로의 온도는 170℃로 유지시키면서, 분당 5m의 속도로 열풍 건조시킨다.
건조로를 통과한 바이오폼 시트는 압력롤러에 롤링시킨다.
상기 건조된 바이오폼 시트를 롤러에 감고 상기 롤러에 감겨진 바이오폼 시트는 일정한 크기로 재단되어 사용된다.
또한, 본 발명에 따른 상기 바이오폼 시트에서 이형 시트를 화장 용수를 첨가하는 단계를 추가함으로써, 바이오폼 마스크 팩을 제공한다.
실시예 8
20℃에서 소디움 알기네이트(sodium alginate 80~120cp, Wako사 제품) 300g과 풀루란(pullulan, TCI사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 60 g을 2% 젖산 수용액에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 호모믹서에서 혼합용액을 제조한다.
그 다음, 상기 혼합용액을 작업용 탱크에 충진시키고, 부직포(bamboo rayon spunlace 50g/㎡)를 상기 혼합용액에 1~2분 동안 함침시켰다.
함침시킨 부직포를 나이프 코터를 통과시키고, 상기 혼합용액이 함친된 부직포를 90℃까지 가열하여 상기 혼합용액의 고화를 진행시키고 건조로로 이동시킨다.
상기 건조로의 온도는 170℃로 유지시키면서, 분당 5m의 속도로 열풍 건조시키고, 상기 건조로를 통과한 바이오폼 부직포 시트는 압력롤러에 롤링시킨다.
상기 건조된 바이오폼 부직포 시트를 롤러에 감고 상기 롤러에 감겨진 바이오폼 부직포 시트는 일정한 크기로 재단하여 사용하는데, 그 표면 및 단면은 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같다.
또한, 본 발명에 따른 상기 바이오폼 부직포 시트에 화장 용수를 첨가하는 단계를 추가함으로써, 바이오폼 미스크 팩을 제공한다.
실시예 9
키토산 유기 전해질 용액은 키토산 30g을 2% 젖산 수용액 120ml에 용해시킨다. 20℃에서 겔란 검(gellan gum, Gelzan CM Sigma-Aldrich, Kelco사 제품) 200g을 에틸알콜 10g에 분산시키고, 그 다음, 상기 겔란 검과 PEG와 물이 5:1:94중량%로 혼합되도록 물을 첨가하여 검용액을 제조하였다. 상기 키토산유기전해질 용액과 검용액을 균일하게 혼합하여 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액을 작업용 탱크에 충진시키고, 부직포(bamboo rayon spunlace 50g/㎡)를 상기 하이드로겔에 1~2분 동안 함침시켰다. 그 다음, 상기 함침시킨 부직포를 나이프 코터를 통과시키고, 상기 하이드로겔을 90℃까지 가열하여 상기 하이드로겔의 고화를 진행시키고 건조로로 이동시켰다. 상기 건조로의 온도는 170℃로 유지시키면서, 분당 5m의 속도로 열풍 건조시켰다. 상기 건조로를 통과한 바이오폼 부직포 시트는 롤러에 롤링시켰다.
실시예 10
20℃에서 잔탄검(xanthan gum, JUNGBUNZLAUER사 제품) 300g과 PVA(polyvinyl alcohol 1,500, 대정사 제품) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 60 g을 2% 젖산 수용액에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 호모믹서에서 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
상기 혼합용액을 작업용 탱크에 충진시키고, 상기 혼합용액을 백 시트 즉, 바이오폼을 형성시키는 과정에서 받쳐주는 시트에 붓고 이를 나이프 코터를 통과시키고, 상기 혼합용액이 도포된 백 시트를 90℃까지 가열하여 상기 혼합용액의 고화를 진행시키고 건조로로 이동시킨다.
건조로의 온도는 180℃로 유지시키면서, 분당 5m의 속도로 열풍 건조시킨다. 상기 건조로를 통과한 바이오폼 시트는 압력롤러에 롤링시켰다.
상기 건조된 바이오폼 시트를 롤러에 감고 백 시트와 바이오폼 시트를 분리한 다음, 상기 롤러에 감겨진 바이오폼 시트는 일정한 크기로 재단하여 사용한다.
이때, 재단 후 본 발명에 따른 상기 바이오폼 시트에 화장 용수를 첨가하는 단계를 추가하여 바이오폼 마스크 팩을 제공한다
실시예 11
20℃에서 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose, DS: 0.9, Mw ~90,000, Sigma-Aldrich 제품) 300g과 타라검(tara gum) 100g을 증류수 9.6 L에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.
키토산 유기전해질 용액은 키토산 60 g을 2% 젖산 수용액에 용해시켜 제조한다.
상기 고분자 용액과 키토산 유기전해질 용액을 균일하게 혼합되도록 호모믹서에서 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
그 다음, 상기 혼합용액을 작업용 탱크에 충진시키고, 실시예10과 동일한 방법으로 바이오폼 마스크 팩을 제조한다.
실시예 12
상기 실시예 5에서 제조된 바이오폼 부직포 시트를 얼굴 모양의 형태로 제조한 다음, 화장 용수인 에센스에 침지시켜 마스크 팩을 제조하였다.
비교예 1
시판되는 마스크 팩용 부직포 시트를 얼굴 모양의 형태로 제조한 다음, 화장 용수인 에센스에 침지시켜 마스크 팩을 제조하였다.
실험예 1 : 밀착력 및 보습력
상기 실시예 10에서 제조된 바이오폼 부직포 시트 마스크 팩과, 비교예 1에 따른 부직포 시트마스크 팩을 얼굴에 고정시키고, 밀착력과 보습력을 시간에 따라 관찰하였으며, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
| 밀착력 | 보습력 | |
| 비교예1 | 20분이 경과하면서 부직포가 건조되기 시작, 30분 후 일정 부위가 들뜨는 현상이 발생됨 |
초기에는 피부에 밀착되어 촉촉이 유지되나, 점차 일정부위가 들뜨는 현상으로 촉촉함을 오래 유지하기 어려움 |
| 실시예10 | 30분경과 시에도 부직포가 젖은 상태이며, 얼굴에 잘 부착되어 있음 |
적어도 30분 동안 얼굴에 밀착된 상태로 유지되므로, 에센스가 충분히 피부에 전달되어 촉촉함을 오래 유지시켜줌 |
상기 표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1은 20~30분 후 부직포가 건조되면서, 일정 부위가 들뜨는 현상이 발생되나, 실시예 10은 30분 유지시, 시간이 경과하여도 얼굴에 잘 부착되어 있다.
또한 비교예 1은 피부를 촉촉이 유지하나, 일정 부위가 들뜬 부분은 촉촉함을 오래 유지하기 어려운데 비하여, 실시예 10은 30분 동안 얼굴에 밀착된 상태로 유지되므로 기능성 에센스가 충분히 피부에 전달되어 촉촉함을 장시간 유지시켜줄 수 있다.
상기 표 1의 결과에서와 같이, 본 발명에 따른 실시예 10의 바이오폼 부직포 시트 마스크 팩은 밀착력과 보습력이 우수한 반면, 비교예 1에 따른 부직포 시트 마스크 팩은 일정 부위가 들떠서 밀착력이 떨어지고, 이로 인해 보습력도 저하되는 것으로 관찰되었다.
본 발명의 바이오폼은 다공성을 지니고 표면적이 크고 또한 천연물을 사용하여 흡수성이 우수하기 때문에 마스크팩으로 사용하였을 때 밀착력과 보습력이 우수하다.
한편, 위 실시예에서는 마스크 팩만을 설명하였으나, 화장용액 외에 인체치료용 약액을 사용할 경우 드레싱제품을 사용도 가능하다.
Claims (5)
- 키토산 유기전해질, 이온성 고분자, 비이온성 고분자를 포함하여 구성되고,
10 g/L 내지 1,010 g/L 사이의 밀도 및 0.1 μm 내지 100 μm 사이의 공극 지름을 가지는 것을 특징으로 하고,
상기 이온성 고분자는 알기네이트, 한천, 아가로스, 펙티네이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 대두다당류, 카라기난, 잔탄검, 겔란검, 펙틴, 아라비아검, 카라야검, 드라간트검, 미소결정 셀룰로오스, 베타글루칸, 후코이단, 히알루론산, 글리코겐, 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴 중에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물이고,
상기 비이온성 고분자로서는 플루란, 갈락토만난, 호로파검, 로커스트빈검, 타라검, 구아검, 글루코만난, 타마린드검, 전분, PVA, 플루로닉, 커드란, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴록사머, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 중에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물이며,
상기 키토산 유기전해질에 있어서 키토산은 분자량 1,000g/mol 내지 2,000,000g/mol 사이 및 탈아세틸화도 50% 내지 99%를 갖고,
상기 키토산 유기전해질에 사용되는 유기산은, 만델산, 바닐릴만델산, 히드록시만델산, 메톡시만델산, 아스콜브산, 에틸아스콜브산, 레티놀산, 글루콘산, 만누론산, 글루론산, 글루크론산, 갈락트론산, 리본산, 갈락톤산, 글루코헵톤산, 글루카르산, 갈락타르산, 락토바이온산, 말토바이온산, 셀로바이온산, 구연산, 주석산, 숙신산, 감마히드록시부틸산, 벤조산, 히드록시벤조산, 살리실산, 아세틸살리실산, 프로포카테큐산, 바닐산, 계피산, 글루타민산, 파이로글루타민산, 아스팔트산, 아젤라산, 올레산, 리놀레산, 코지산, 리포산, 바이오틴, 사과산, 초산, 젖산, 초산 또는 글리콜산 중에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼. - 키토산 유기전해질 용액을 형성하고,
이온성 고분자, 비이온성 고분자를 극성 용매와 혼합하여 고분자 용액을 제조하고,
상기 키토산 유기 전해질 용액과 고분자 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하여 겔화시키고,
상기 혼합 용액을 건조하여
10 g/L 내지 1,010 g/L 사이의 밀도 및 0.1 μm 내지 100 μm 사이의 공극을 가지는 바이오 폼을 제조하는 것을 특징으로 하는 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼 제조 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 겔화가 이루어지는 혼합 용액은 그대로 건조시켜 바이오 폼을 형성할 수도 있고,
상기 겔화가 이루어진 상태에서 고분자 용액의 제조시에 사용되는 극성용매를 비극성 용매로 치환하는 과정을 1회이상 실행하여 겔의 공극에 위치되는 일차 용매를 비극성 용매로 치환한 후 건조하여 바이오폼으로 성형하거나,
상기 겔화가 이루어진 혼합 용액을 시트에 함침한 후 열풍건조하여 시트와 결합된 형태의 바이오 폼으로 성형하거나,
백시트에 도포함 후 열풍건조하여 백시트를 제거하여 바이오 폼을 형성하는 것 중에서 택일하는 것을 특징으로 하는 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼 제조 방법. - 키토산 유기전해질 용액을 형성하고,
이온성 고분자, 비이온성 고분자를 극성 용매와 혼합하여 고분자 용액을 제조하고,
상기 키토산 유기 전해질 용액과 고분자 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하여 겔화시키고,
상기 겔화가 이루어진 혼합 용액을 시트에 함침한 후 열풍건조하여 시트와 결합된 형태의 바이오 폼으로 성형하고,
상기 바이오 폼을 화장용수, 치료용 약액을 함침시켜,
10 g/L 내지 1,010 g/L 사이의 밀도 및 0.1 μm 내지 100 μm 사이의 공극을 가지는 인체용 시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼을 이용한 인체용 시트 제조 방법. - 청구항 4의 방법으로 제조되고, 10 g/L 내지 1,010 g/L 사이의 밀도 및 0.1 μm 내지 100 μm 사이의 공극을 가지고 화장용수 또는 치료용 약액을 포함하는 것을 특징으로 하는 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼을 이용한 인체용 시트.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200126341A KR20220043992A (ko) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 키토산 유기전해질을 포함하는 바이오폼과 그 제조방법 및 이를 이용한 인체용 시트 및 그 제조방법 |
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| KR20220043992A true KR20220043992A (ko) | 2022-04-06 |
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| KR (1) | KR20220043992A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115869461A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-31 | 青岛海洋生物医药研究院股份有限公司 | 一种新型海洋生物材料水胶体敷料及其制备方法 |
| CN117679537A (zh) * | 2024-02-04 | 2024-03-12 | 山东消博士消毒科技股份有限公司 | 一种医用无菌超声耦合剂及其制备方法 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US5382285A (en) | 1993-04-06 | 1995-01-17 | Regents Of The University Of California | Biofoam |
| JP2013049102A (ja) | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Denso Wave Inc | ロボットの制御装置及びロボットの姿勢決定方法 |
-
2020
- 2020-09-28 KR KR1020200126341A patent/KR20220043992A/ko not_active Application Discontinuation
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