KR910005213B1 - 인공피부의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

인공피부의 제조방법

제1a도는 본 발명에 따른 인공피부의 단면 확대 사진도 (X 200).

제1b도는 본 발명에 따른 인공피부의 세부 단면 확대 사진도(X 2000).

제2도는 본 발명의 실시예에서 시간에 따른 함수율의 변화를 나타낸 그래프.

제3a도는 건조상태에서 본 발명의 실시예에서 응력에 따른 변형도의 변화를 나타낸 그래프.

제3b도는 함수상태에서 본 발명의 실시예에서 응력에 따른 변형도의 변화를 나타낸 그래프.

제4a도는 본 발명에 따른 인공피부를 사용하지 않은 동물 상처부위의 사진.

제4b도는 본 발명에 따른 인공피부를 사용한 동물 상처부위의 사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

□ : 실시예 1(GPH-a) △ : 실시예 2(GPH-b)

○ : 실시예 3(GPH-c)

본 발명은 화상에 의해 피부가 손실되었을 경우 화상부위를 피복하여 탈수증세와 세균감으로 부터 환자의 생명을 보호하며, 상처치료를 촉진하고 흉터를 최소화하는 화상치료용 상처피복보호제 즉, 인공피부의 제조방법에 관한 것이다.

좀더 상세히 설명하면, 수용성 천연단백질인 젤라틴과 친수성 합성고분자인 폴리비닐알코올(PVA) 및 폴리히드록시에틸메타크릴레이트(PHEMA)를 혼합한 가교제를 첨가하여 용매교환에 의한 수화겔을 만들고, 이를 급냉, 동결건조시켜 스폰지구조를 갖는 인공피부를 제조하는 것이다.

사람의피부는 화상 및 외상으로 광범위하게 손실되면 과량의 체액방출과 세균감염 등에 의해 생명이 위태롭게 된다.

따라서, 상처부위를 적절히 피복하여 치료를 촉진시키는 것이 매우 중요하다.

이러한 치료의 방법으로서, 최근에는 생체적합성이 우수한 천연고분자 또는, 합성고분자를 이용하여 인공피부를 제조하는 연구가 활발하다.

인공피부를 사용하는 목적은 화상부위에서 수분이나 체액의 손실을 억제하고, 세균감염을 방지하여 심한 탈수증세와 폐혈증으로 인한 생명의 위협을 방지하고, 화상부위를 보호하면서 치료를 촉진시키는 것이다.

인공피부로 화상부위를 피복하였을 경우, 인공피부는 상처부위의 삼출액을 신속히 흡수할 수 있어야 하며, 상처부위와 공간이 없도록 잘 밀착하여야 하고 신체 모든 부위에 적용할 수 있도록 유연하여야 한다.

즉, 인공피부의 형태를 부직포, 발포체 또는 스폰지형태로 하여 흡수성, 밀착성 및 유연성을 부여하는 것이 바람직하다.

본 발명은 위와 같은 특성 갖는 인공피부를 제조하기 위하여 동물의 생체구성단백질인 콜라겐을 가수분해하여 얻어지는 젤라틴을 기본물질로 하였으며, 젤라틴이 독성이 없고 생체분해성이 있으며,항원성을 억제한다는 특성이 있으나, 체온과 비슷한 온도의 물에 용해한다는 단점을 보완하기 위하여 친수성의 합성고분자중 생체적합성이 우수하여 의료용 제료로 많이 사용되는 PVA와 PHEMA를 젤라틴과 혼합함으로써 물에 녹지 않으며, 흡수성과 유연성을 가지면서 독성 및 항원성이 없고, 생체분해성인 특수구조의 인공피부를 제조하는데 그 목적이 있는 것으로, 본 발명에 의한 인공피부의 제조방법은 산성의 알코올수용액에 젤라틴(제약용, 원희무역상사)과 PVA(Elvanol 71-30, 듀퐁사) 및 PHEMA(Mn=10,000, 괴상중합으로 후술하는 자체방법으로 합성)를 균일하게 혼합하고, 가교제를 소량 첨가하여 일정 크기의 형틀에서 겔화시켜 용매 교환을 한 후, 동결건조하여 균일막구조와 스폰지구조를 동시에 갖는 인공피부를 제조하는 것이다.

상기에서 사용된 PHEMA는 일본 국산화학(주)의 제품인 2-히드록시에틸메타크릴레이트 단량체를 개시제로서 아조비스이소부틸로니트릴을 사용하여 괴상 중합한다.

좀 더 상세히 설명하면, 1노르말농도의 산수용액을 20wt%포함하는 알코올용액에 젤라틴, PVA 및 PHEMA를 중량비로 1:3:2, 1:2:1 또는 2:3:1의 비율로 녹여 4% 내지 10%용액을 만들고 15℃이하에서 글루타르알데히드를 첨가한 후, 2mm두께의 스페이서가 부착된 유리판위에 위의 용액을 도포하고, 덮개를 씌워 가교반응을 진행시킨다.

가교반응 2∼4시간 후, 수욕조속에 넣어 수화겔을 형성시키고, -50℃로 급냉, 동결건조시켜 균일막을 상층부에 갖는 스폰지구조의 인공피부를 제조하는 것이다.

젤라틴과 PVA 및 PHEMA를 균일하게 혼합시키기 위해서는 산성의 알코올용액이 적당하다. 이때, 알코올의 종류로는 에틸알코올이 가장 적절하며,산으로는 염산이 좋다. 염산의 농도는 1노르말농도가 적당하며, 산성알코올 혼합용매중 1노르말농도의 염산수용액이 40wt%함유된 산성알코올용매의 경우 가장 균일한 혼합체용액을 만들 수 있다.

젤라틴과 PVA 및 PHEMA의 균일 혼합체용액의 농도는 6%로 하는 것이 특수구조의 인공피부를 제조하는데 가장 적당하를.

이 혼합체를 수불용화하기 위하여 가교제로서 글로타르알데히드를 0.10wt%∼0.20wt%첨가하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 0.15wt%이다.

가교제 첨가시 부분적인 가교반을을 방지하기 위해 15℃이하에서 교반시키면서 첨가한다. 가교반응 진행 시간은 표면의 균일막구조가 적당히 형성되도록 조절하며, 3시간이 가장 적당하다.

또한, 가교반응 후 동결건조법에 의한 스폰지구조를 얻기 위하여 물속에 넣어 용매교환에 의한 수화겔을 형성시키며, 동시에 산성알코올성분을 완전히 제거한다.

이와 같은 과정을 거쳐 -50℃로 급냉.동결건조시켜 얻어진 인공피부는 유연성이 풍부하고, 상층부에 20μm두께의 구멍이 없는 균일한 막이 형성되고, 그 밑을 0.5mm 두께의 스폰지구조로 구성된다.

제1a도 및 제1b도는 각기 시차주사전자현미경으로 관찰한 특수구조를 갖는 인공피부의 단면 확대 사진도로서, 본 발명에 따라 제조된 특수구조의 인공피부는 균일막구조(제1-a도)와 다공성의 스폰지구조(제1-b도)로 되어 있으므로 상층부의 균일막구조는 외부에서 세균이 침입하는 것을 방지하는 벽으로 표피와 같은 보호기능을 가지며, 하층부의 스폰지구조는 초기에 상처부위에서 배출되는 과량의 삼출액을 즉시 흡수하여 상처부위와의 밀착성을 좋게 하며, 치료기간중 조직성장의 통로역할을 하여 조직의 재생을 촉진할 수 있는 능력을 갖는다.

[실시예 1]

젤라틴 1중량부와 PVA 3중량부, PHEMA 2중량부를 에틸알코올 56.4중량부와 1노르말농도 염산수용액 37.6중량부의 혼합용매에 용해시킨다.

고분자 혼합용액을 15℃이하로 유지시키고 글루타르알데히드를 0.15중량부 가한다. 2mm두께의 스페이서가 부착된 유리판위에 혼합용액을 도포하고 뚜껑을 덮어 3시간 동안 실온에서 방치한 후 물이 순환되는 수욕조속에 담구어 용매교환을 한다.

용매교환이 끝난 후 형성된 수화겔을 -50℃의 냉동장치에서 급냉시키고 동결건조장치에 넣어 건조시켜 인공피부를 제조한다. (GPH-a)

[실시예 2]

혼합체의 조성비를 젤라틴 1.5중량부, P A 1.5중량부, PHEMA 1.5중량부로 하고 실시예 1과 같은 방법으로 제조한다. (GPH-b)

[실시예 3]

혼합체의 조성비를 젤라틴 2중량부, PVA 3중량부, PHEMA 1중량부로 하여 실시예 1과 같은 방법으로 제조한다.(GPH-c)

실시예 1부터 실시예 3까지의 방법으로 제조된 인공피부에대해 다음과 같은 실험을 통하여 평가하였다.

[실험 1. 함수율 측정]

제조된 시료를 36℃ 유사체액(Pseudo-Extracellualr Fluid)에 담구어 시간에 따른 무게변화를 측정하여 다음식으로 부터 함수율을 구하였다.

그 결과를 제 2도에 나타내었다.

[실험 2. 기계적 성질의 측정]

제조된 시료를 36℃ 유사체액에 일주일간 함수시킨 후 일본 Toyo Baldwin Tensilon UTM-4-100을 이용하여 측정하였는바, 제3-a도, 제3-b도의 결과를 얻었으며 기계적 거동은 작은 외력에도 큰변형이 일어나는 것으로 보아 탄성체와 같은 매우 유연한 성질을 보였다.

[실험 3. 동물을 이용한 피부전층손실 상처부위에 대한 치료효과]

150g 내지 200g의 체중을 갖는 Wistar rat 숫컷의 등양쪽부위를 멸균상태하에서 탈모하고 피부전층을 잘라내어 미리 EO(Ethylene oxide) 가스멸균을 한 인공피부를 상처부위에 덮고 항균제로 처리하여 멸균 가아제와 탄성밴드로 고정시켰다.

일정기간이 경과한 후 상처부위의 상태를 육안으로 관찰하였으며, 조직을 떼어내어 조직학적으로 검토하였다.

인공피부를 사용하지 않은 경우 (제4-a)와 인공피부를 사용한 경우 (제4-b)의 검토결과를 제4-a도, 제4-b도에 나타내었으며, 인공피부를 사용한 경우 흉터가 거의 형성되지 않았고 발모상태도 양호하였으며, 염증반응이나 거부반응은 인지되지 않았다.

또한, 조직검사로 부터 10일 경과 후 새로운 표피층이 형성된 것을 볼 수 있었으며, 상처치료 경과가 매우 좋은 것을 확인하였다.

Claims (6)

1. 산성의 알코올 수용액에 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트를 균일하게 혼합하고 가교제를 소량 첨가하여 겔화시키고 용매교환 후 급냉, 동결건조하여 제조하는 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트의 중량비가 1:3:2, 1:2:1 또는 2:3:1인 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 산성의 알코올수용액이 1노르말농도의 산수용액을 20wt% 내지 50wt%함유하는 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 산성의 알코올수용액이 1노르말농도의 염산수용액을 20wt% 내지 50wt%함유하는 에틸알코올용액인 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 가교제로서 글루타르알데히드가 0.10∼0.20 중량%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 가교제가 15℃이하에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.

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