KR20240002278A - 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 키토산; 카르복실메틸셀룰로오스 섬유; 탄산칼슘; 및 글리세린이 포함된 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 카르복실메틸셀룰로오스 섬유, 글리세린 및 탄산칼슘(CaCO3)이 포함된 동결건조 방법으로 제조된 것으로 우수한 지혈성, 인체 안전성, 및 형태안정성이 우수한 특징이 있다.
다양한 환경에서, 인간을 포함한 동물은 상처를 입을 수 있다. 종종 출혈이 이러한 상처에 수반된다. 몇몇의 경우에서, 상처 및 출혈은 위험하지 않고, 외부에서의 도움 없이 일반적인 혈액 응고 작용이 출혈을 정지시킨다. 불행히도 다른 경우에서는, 상당한 출혈이 발생할 수 있다.
특히, 과다출혈은 사람의 생명을 순식간에 위태롭게 만들어, 사망에 이르도록 만드는 중요한 원인 가운데 하나이며, 미국에서는 연간 5만명 이상이 과다출혈로 사망한다는 보고가 있었다. 초기 효과적인 출혈 억제만으로도 생존가능성을 크게 높일 수 있기에 전장, 일상 응급상황, 수술실에서 지혈제의 사용은 매우 필수적이다.
인류는 오래 전부터 출혈이 발생했을 시에 이를 조기에 막을 수 있는 지혈제 개발에 심혈을 기울여 왔고, 여러 가지 원인에 의한 출혈과 피부 손상 관리를 위한 다양한 제형이 개발되었다.
액상 또는 파우더형 지혈제를 상처부위에 도포하는 방법은 지혈제의 성분이 외부오염으로부터 방지하기 위해 냉장 또는 냉동보관이 필요할 뿐만 아니라, 출혈부위에 정확하게 적용이 어렵고 압박에 의한 추가처지가 곤란하였으며, 지혈 후 환부에서 제거하기 어려운 단점이 있었다.
일반적인 거즈나 붕대의 경우에는 경미한 출혈에는 지혈의 효과가 있으나 생명을 위협할 정도의 심한 출혈에는 그 적용에 한계가 있고, 산화 셀룰로오스와 소디움 카르복시메틸셀룰로오스 지혈제는 혈액 응고능력과 상처부착성이 다소 떨어지는 단점이 있다.
한편, 자연계에 존재하는 다당류로 키토산은 2-아세트아미도-2-디옥시-D-글루코피라노오즈(2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose)와 2-아미노-2-디옥시-D-글루코피라노오즈(2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose)가 β-1→4 결합된 공중합체로 갑각류로부터 쉽게 얻을 수 있는 키틴을 탈 아세틸화하여 얻어지며 독성이 없고 생분해성과 생체적합성이 우수한 재료이다. 특히, 항균성, 지혈 작용, 항암 작용, 중금속 해독 작용 등의 생리 활성이 우수한 재료로 알려져 있다.
다이네쉬(RevMacromolChemPhys,C40(1),69-83(2000))는 키틴과 키토산 및 이들을 이용한 화합물을 이용한 상처 치유재, 인공피부, 약전성 재료, 혈액응집제, 인공신장막, 생분해성 수술용 봉합사, 항균성 재료로의 적용 가능성과 기능성을 보고하였다. 또한, 마리에판 등(IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, Vol 18,No 6, 22, 1999)은 상처치유의 목적으로 키토산 박막이 도포된 침대보를 적용 시 흉터를 예방하고 상처치유를 촉진한다는 연구결과를 보여주었다.
대한민국 공개특허 제2004-52526호에는 키토산을 물에 분산시키고 여기에 이산화탄소를 통기시켜 키토산 수용액을 제조하는 방법이 기술되어 있으나, 상기 키토산이 물에 대한 용해력이 작아 동결건조 후 드레싱재로 적합하지 않다.
또한 비강 수술 후 적용되는 지혈제의 경우 지혈 완료 후 제거가 용이해야 하나 일반적인 동결건조 지혈제의 경우 삼출액 등을 흡수 후 형태안정성이 떨어져 제거가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 종래에 연구되었던 지혈제 보다 더 개선된 우수한 혈액 응고 특성과 지혈 기능, 우수한 팽창성 및 형태안정성의 특징이 있는 지혈제의 개발이 여전히 요구되고 있는 실정이다
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 항균 및 지혈효과가 우수하며 인체 안전성, 형태안정성 및 우수한 팽창성을 갖는 카르복실메틸셀룰로오스 섬유가 포함된 키토산 폼 지혈재를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 탄산칼슘 및 글리세린이 포함되어 지혈효과 및 동결건조 폼형성에 도움이 되는 키토산 폼 지혈재를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 키토산; 카르복실메틸셀룰로오스 섬유; 탄산칼슘; 및 글리세린이 포함된 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 키토산 1~5중량%, 상기 카르복실메틸셀룰로오스 섬유 0.5~2.0 중량%, 상기 탄산칼슘 0.02~0.4중량%, 상기 글리세린 1~5중량% 및 정제수 88.0~97.5중량%가 포함된 키토산 용액을 동결건조하여 제조된 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재를 제공한다.
또한 본 발명의 상기 탄산칼슘은 10~30 mol%의 수용액인 것에 특징이 있는 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재를 제공한다.
또한 본 발명의 상기 키토산은 버섯추출의 키토산인 것에 특징이 있는 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재를 제공한다.
또한 본 발명은 탄산칼슘 10~30 mol%의 수용액 0.1~2.0중량%에 카르복실메틸셀룰로오스 섬유 0.5~2.0 중량%, 탄산칼슘 0.02~0.4중량%, 글리세린 1~5중량% 및 정제수 88.0~97.5중량%가 포함된 키토산 용액을 준비하는 단계;상기 카르복실메틸셀룰로오스 섬유를 분쇄 및 상기 키토산 용액을 교반하는 단계;상기 교반된 키토산 용액을 추가 교반하여 기포를 제거하는 단계; 및 상기 기포가 제거된 키토산 용액을 몰드에 주입하여 동결건조하는 단계를 포함하는 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 카르복실메틸셀룰로오스 섬유, 글리세린 및 탄산칼슘(CaCO3)이 키토산 용액에 포함되어 동결건조된 폼형태를 이용하여 상처부위에 향균 및 지혈효과가 우수하며, 우수한 팽창성 및 형태안정성에 특징이 있다.
도 1은 본 발명 키토산 폼 지혈재의 조성물 개념도이다.
도 2는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 제품 모식도이다.
도 3은 본 발명 키토산 폼 지혈재의 팽창성 및 CMC 섬유에 대한 사진이다.
도 4는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 지혈성 BCI(%)의 비교 그래프이다.
도 5는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 상처에 대한 우수한 창상치유율을 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 제품 모식도이다.
도 3은 본 발명 키토산 폼 지혈재의 팽창성 및 CMC 섬유에 대한 사진이다.
도 4는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 지혈성 BCI(%)의 비교 그래프이다.
도 5는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 상처에 대한 우수한 창상치유율을 보여주는 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 키토산; 카르복실메틸셀룰로오스 섬유; 탄산칼슘; 및 글리세린이 포함된 키토산 폼 지혈재에 관한 것이다.
본 발명은 동결건조된 폼형태를 이용하여 상처부위에 향균 및 지혈효과가 우수하며, 우수한 팽창성 및 형태안정성에 특징이 있다.
보다 자세하게는 상기 키토산 1~5중량%, 상기 카르복실메틸셀룰로오스 섬유 0.5~2.0중량%, 상기 탄산칼슘 0.02~0.4중량%, 상기 글리세린 1~5중량% 및 정제수 88.0~97.5중량%가 포함된 키토산 용액을 동결건조하여 제조된 키토산 폼 지혈재이다.
상기 동결건조는 다른 말로 냉동건조라고도 한다. 용기의 온도를 급격하게 낮추어 건조시키고자 하는 재료를 얼린 다음 용기내부의 압력을 진공에 가깝게하여 재료에 포함된 고체화된 용매를 바로 수증기로 승화시켜 건조하는 방법이다. 조직은 수축하지 않고 얼음결정이 생긴 자리가 공간이 생겨 가볍고 복원성이 좋은 제품을 생산가능하다. 화학 물질들 중 상온 또는 고온에서 반응성이 있는 물질들의 용매를 제거할 때 역시 사용할 수 있다
상기 탄산칼슘은 일종의 가교 역할을 수행하는 것으로 Ca2+ 이온이 카르복실메틸셀룰로오스(CMC) 섬유와 이온 결합을 형성하게 되는데 이를 통해 형태안정성을 보다 강화해주는 역할을 할 수 있는 기능을 한다.
또한 Ca2+ 이온은 체내의 응고기전에 필수적인 역할을 하는 것으로 알려져 있어 제품의 지혈성을 향상시키 수 있다.
이외 테트라에틸실리케이트(Tetraethyl silicate), 테트라메틸실리케이트(Tetramethyl silicate), 갈롤(Gallol), 탄산나트륨 등이 동결건조 폼의 형태안정성, 피부접착성, 지혈성 향상을 위해 추가할 수 있다. 상기 실리케이트류는 탄산칼슘과 반대로 음이온성을 띄어서 키토산과 이온 결합을 형성할 수 있으며, 이를 통해 형태안정성 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
글리세린(glycerin)은 유연성 향상 및 키토산과의 결합 역할을 수행한다.
키토산은 자연계에 존재하는 다당류의 일종으로 게, 새우의 껍질과 오징어의 뼈, 곰팡이 및 세균 등의 미생물의 세포벽에 함유되어 있는 키틴을 탈아세틸하여 수득되는 화합물로써, 1980년대 중반부터 다양한 산업분야에서 이용되고 있다. 이러한 키토산의 주요 용도는, 과거에는 주로 응집제, 중금속 흡착제, 염료폐수 정화제 등의 폐수처리 분야와 토양개량제, 살충제, 식물 항바이러스제, 농약 등 농업분야에 한정되었으나, 키토산의 장점과 다양한 특성이 밝혀지면서 식품과 음료 응용분야, 보건위생 응용분야, 화장품 응용분야, 섬유관련 응용분야, 의약품 응용분야 등으로 그 범위를 더욱 확대해 가고 있다. 특히 1990년대부터 의료용 재료로서 사용 가능한 물질로서 주목받으면서 상처 치유제, 인공 피부, 색전성 재료, 혈액 응고제, 인공 신장막, 생분해성 수술용 봉합사, 항균성 재료에서의 키토산 이용이 보고되고 있다
본 발명에 사용되는 키토산은 갑각류에서 추출되는 키토산에 한정되는 것은 아니며, 갑각류 알러지발생 염려가 없는 버섯 및 곰팡이 등 식물 추출 키토산으로 사용될 수 있다.
카르복실메틸셀룰로오스란 셀룰로오스(cellulose)를 구성하고 있는 글루코오스의 히드록시기를 카르복시메틸기로치환한 것을 의미하는 것으로, 통상 CMC라는 약칭으로 불린다. 이러한 카르복실메틸셀룰로오스는 풀, 식품, 화장품, 의약품 첨가제 및 석유 굴삭 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 특히 생체적합성이 우수하여 의료용 소재로 널리 사용되고 있다
카르복실메틸셀룰로오스 폼이 의료적 용도로 사용되기 위해서는 고흡액성을 가지는 것이 중요하다. 습윤 드레싱에 있어서 상처치유 과정에서 발생하는 체액을 효과적으로 배출시키는 것이 중요하며, 이를 위해서 사용되는 폼은 고흡액성이어야 한다. 지혈 드레싱의 경우에도 발생하는 혈액을 충분히 흡수하기 위해서는 고흡액성을 가지는 것이 중요하다.
본 발명은 동결건조돈 폼으로 조직은 수축하지 않고 얼음결정이 생긴 자리가 공간이 생겨 가볍고 복원성이 좋은 폼 지혈재로 흡수성 및 형태성에서 우수한 물성을 갖고 있다.
도 1은 본 발명 키토산 폼 지혈재의 조성물 개념도이다. 카르복실메틸셀룰로오스 섬유는 제조과정에서 단섬유로 절단된 상태로 존재하고, 모든 조성물은 교반에 의해 균일 혼합된 상태로 존재한다.
도 2는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 제품 모식도로 제조공정에서 키토산 용액을 몰드에 주입하여 동결건조된 것으로 몰드의 형태에 따라 다양한 형태가 제조될 수 있다.
도 3은 본 발명 키토산 폼 지혈재의 팽창성 및 CMC 섬유에 대한 사진이다. 동결건조된 키토산 폼은 정제수의 얼음결정이 생긴 자리에 기공이 생겨 흡수력이 우수한 물성을 갖고, 또한 카르복실메틸셀룰로오스 섬유는 폼의 형태유지성에 우수한 물성을 갖는다.
도 4는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 지혈성 BCI(%)의 비교 그래프이다. 본 발명은 단순 거즈, CMC/키토산/알지네이트 부직포과 비교해서 월등한 지혈성을 나타내고 있으며, 키토산 코팅 PU폼과 비교해서 유사하거나 다소 나은 결과를 보이고 있다.
도 5는 본 발명 키토산 폼 지혈재의 상처에 대한 우수한 창상치유율을 보여주는 사진이다. 단순 거즈를 사용할 때보다 동결건조된 본 발명의 상처치유율이 우수함을 보여준다. C, D의 복합화샘플은 카르복실메틸셀룰로오스 섬유, 키토산 섬유 및 칼슘 알지네이트 섬유가 포함된 지혈부직포에 PU 폼이 합지된 것(C)과 SAP이 합지된 것(D)을 의미하는 것으로, 본 발명은 상기 C, D의 지혈재와 동일한 효과를 갖는다.
마지막으로, 본 발명의 제조방법은 탄산칼슘 10~30 mol%의 수용액 0.1~2.0중량%에 카르복실메틸셀룰로오스 섬유 0.5~2.0 중량%, 탄산칼슘 0.02~0.4중량%, 글리세린 1~5중량% 및 정제수 88.0~97.5중량%가 포함된 키토산 용액을 준비하는 단계;상기 카르복실메틸셀룰로오스 섬유를 분쇄 및 상기 키토산 용액을 교반하는 단계;상기 교반된 키토산 용액을 추가 교반하여 기포를 제거하는 단계; 및 상기 기포가 제거된 키토산 용액을 몰드에 주입하여 동결건조하는 단계로 구분할 수 있다.
상기 추가 교반은 전단계의 분쇄 및 교반과정에서 발생되는 기포를 제거하기 위해 다소 완화된 조건으로 교반하는 것을 말한다.
또한 상기 동결건조는 몰드에 주입 후 3~5시간 O~10℃ 온도에서 안정화 단계를 지나, 6~10시간 -15 ~ -25℃에서 동결을 진행 후 10~15시간동안 진공상태에서 서서히 온도를 올려 30~50℃ 중 일정한 온도에서 30~50시간동안 유지하여 수분을 날려 건조시킨다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
Claims (5)
- 키토산; 카르복실메틸셀룰로오스 섬유; 탄산칼슘; 및 글리세린이 포함된 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재.
- 제1항에 있어서,
상기 키토산 1~5중량%, 상기 카르복실메틸셀룰로오스 섬유 0.5~2.0 중량%, 상기 탄산칼슘 0.02~0.4중량%, 상기 글리세린 1~5중량% 및 정제수 88.0~97.5중량%가 포함된 키토산 용액을 동결건조하여 제조된 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재.
- 제2항에 있어서,
상기 탄산칼슘은 10~30 mol%의 수용액인 것에 특징이 있는 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재.
- 제1항에 있어서,
상기 키토산은 버섯추출의 키토산인 것에 특징이 있는 키토산 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재.
- 탄산칼슘 10~30 mol%의 수용액 0.1~2.0중량%에 카르복실메틸셀룰로오스 섬유 0.5~2.0 중량%, 탄산칼슘 0.02~0.4중량%, 글리세린 1~5중량% 및 정제수 88.0~97.5중량%가 포함된 키토산 용액을 준비하는 단계;
상기 카르복실메틸셀룰로오스 섬유를 분쇄 및 상기 키토산 용액을 교반하는 단계;
상기 교반된 키토산 용액을 추가 교반하여 기포를 제거하는 단계; 및
상기 기포가 제거된 키토산 용액을 몰드에 주입하여 동결건조하는 단계를 포함하는 섬유 혼입 키토산 폼 지혈재 제조방법.
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