KR100612374B1

KR100612374B1 - 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그제조 방법

Info

Publication number: KR100612374B1
Application number: KR1020040064214A
Authority: KR
Inventors: 노영창; 박경란
Original assignee: 한국원자력연구소
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-08-16
Also published as: KR20060015842A

Abstract

본 발명은 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생체 적합성 고분자를 포함하는 수용액과 EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막으로 구성된 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그 제조 방법에 대한 것으로서, 수분 증발량이 크지 않으면서 삼출액을 적절히 흡수할 수 있고 겔 강도가 우수하여, 화상, 창상 등의 상처 치료 또는 피부 재생에 유용하게 이용될 수 있는 이점이 있다.

수화겔, EVA(ethylene vinylacetate copolymer), EVOH(ethylene-vinylalcohol copolymer), VLDPE(very low density polyethylene), 폴리우레탄, 생체적합성고분자, 방사선

Description

수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그 제조 방법{Hydrogels for Wound Dressings Containing Covering Layer to Prevent Water Loss and Its Preparation}

도 1은 본 발명의 수화겔 제조 방법의 개략도이고,

도 2는 본 발명의 표 1의 칼 자국 또는 미세한 구멍의 개략도이며,

도 3은 본 발명의 수화겔 내의 수분 증발 정도를 측정한 건조 장치의 개략도이며,

도 4는 본 발명의 필름이나 막을 함유하지 않는 수화겔의 수분 증발 정도를 측정한 결과이며,

도 5는 본 발명의 EVA 필름을 함유한 수화겔의 수분 증발 정도를 측정한 결과이며,

도 6은 본 발명의 EVOH 필름을 함유한 수화겔의 수분 증발 정도를 측정한 결과이며,

도 7은 본 발명의 VLDPE 필름을 함유한 수화겔의 수분 증발 정도를 측정한 결과이며,

도 8은 본 발명의 폴리우레탄 막을 함유한 수화겔의 수분 증발 정도를 측정 한 결과이다.

본 발명은 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생체 적합성 고분자를 포함하는 수용액과 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinylacetate Copolymer; EVA), 에틸렌 비닐알코올 공중합체(Ethylene Vinylalcohol Copolymer; EVOH), 극저밀도 폴리에틸렌(Very Low Density Polyethylene; VLDPE) 필름 또는 폴리우레탄 막으로 구성된 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그 제조 방법에 대한 것이다.

수화겔(hydrogels)은 습윤 상태가 지속적으로 요구되는 화상치료 또는 피부 재생을 목적으로 사용되는 재료로서 대개 80 % 이상의 수분을 함유하여야 상기의 목적을 달성할 수 있게 된다.

심한 화상 치료의 경우, 최종적으로는 자가이식이나 환자의 섬유아세포의 생체 내(in vitro) 배양한 조직을 이식하게 되는데, 대개는 이러한 시술을 시행하기까지는 상당한 시간이 요구되기 때문에 환부 감염의 우려가 있다. 이때, 시술전에 선행적으로 상기 환부의 감염을 막기위한 상처용 드레싱으로, 혈액, 체액 및 생체조직과의 친화성이 우수한 수화겔을 도입함으로써 환부의 감염을 예방할 수 있다.

상기 목적에 이용될 수 있는 수화겔을 제조하기 위해서는 수화겔을 형성할 수 있는 고분자의 선택이 선행되어야 한다. 상기 고분자는 수분을 적절히 함수하기 위해 3차원의 망상구조를 가져야 하며, 카르복실기(-COOH), 아미드기(-CONH₂), 아마이드기(-CONH-), 술폰산기(-SO₃H) 등의 친수성 관능기를 포함하여 물을 흡수하면서도 물에 용해되지 않아야 한다. 즉,상기 수화겔에 사용될 수 있는 고분자가 구조의 특성상 모세관 및 삼투압 현상에 의해 물을 흡수하여 수분을 함유하게 되고, 정전기적, 친유성 상호작용뿐만 아니라 대개는 고분자쇄 사이에 공유결합 구조 때문에 물에 용해되지 않는 특징을 가져야 한다.

일반적으로 수화겔에 사용되는 고분자는 합성 고분자, 천연 고분자 또는 그들의 혼합으로 제조된다.

합성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트 및 폴리비닐알코올로 구성된 친수성의 합성 고분자 군에서 선택될 수 있고, 천연 고분자는 젤라틴, 아가, 알긴산염, 카라기난 및 키토산으로 구성된 군에서 선택될 수 있다.

미국 특허 제4,226,232호는 전분에 아크리로니트릴을 그라프트반응시켜 상처 치료용 수화 겔을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 제조방법이 복잡하고, 불순물을 제거하는데 많은 문제점이 있다.

유럽 특허 제EP-A-0207022호는 흡습성 입자 및 증점제로 구성된 조성물을 개시하고 있으나, 이러한 기술은 삼출액이 과잉으로 배출되는 궤양 등의 상처에는 적합하지만 괴사조직을 제거해야 하는 경우에는 건조 속도가 너무 빠르기 때문에 외상(trauma)을 주거나 환자에게 스트레스를 줄 수 있다는 문제점이 있다.

미국특허 제5,480,717호는 고분자 필름 상에 친수성 고분자 수용액을 도포하고 방사선을 조사하여 가교된 친수성 수화 겔을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허는 친수성 수화 겔을 사용함으로써 상처 분비물을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있는 반면, 궤양이나 깊은 상처에는 적용하기 어려운 단점이 있다.

미국특허 제6,022,330호는 부직포에 방사선을 조사한 다음 N-이소프로필아크릴아마이드를 그라프트 공중합시켜 부직포가 상처에 달라붙지 않는 기술에 대하여 개시하고 있다.

미국특허 제5,618,799호는 자당(sucrose)를 주성분으로 하고, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 메틸셀룰로오스 등을 혼합하여 상처 치료에 적용시킬 수 있는 분말을 제조하였는데, 이것은 상처에 분말로 적용하기 때문에 상처 치유 효과가 느리다는 단점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제349020호에서는, 폴리비닐피롤리돈과 키토산 유도체의 상호반응에 의해 형성된 겔을 상처 패킹, 상처 드레싱, 약제 전달 드레싱, 화장용 안면 마스크, 화장용 랩 드레싱으로의 응용에 대하여 개시하고 있다. 이 기술도 우수한 특성을 갖는 수화겔을 이용하여 팩을 제조한 장점은 있으나, 수화겔 팩제와 혼합된 기재 및 다양한 첨가제가 필요한 단점이 있다. 특히, 안면 마스크는 건조 막으로 만들어지며 피부가 물로 습윤이 된 상태에서 그 효과를 발휘할 수 있는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제377520호, 공개특허 제2004-0012816호, 공개특허 제2004-0022575호 등에서 수분함량이 최소 80%이고, 탄성적 변형성을 갖는 이식가능한 치료용 아크릴아미드 공중합체 수화겔 등 상처치료용 수화겔에 대하여 개시하고 있다.

한편, 본 발명자들은 등록특허 제333317호에서는 폴리비닐피롤리돈, 키토산, 폴리에틸렌옥사이드 또는 알긴산나트륨을 함유한 상처치료용 수화겔을 개시한 바 있고, 등록특허 제440239호에서는 우레탄 막을 함유한 상처치료용 수화겔의 제조 방법을 개시한 바 있으며, 공개특허 제2004-0051130호에서는 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 알긴산나트륨 및 폴리올을 함유한 상처 치료용 수화겔의 제조 방법을 개시한 바 있다.

또한, 수화겔은 화학적인 방법 및 방사선을 이용하는 방법으로 제조된다. 화학 가교제 또는 개시제를 첨가하여 제조하는 화학적 방법은 2차적으로 이들 화학 가교제나 개시제를 제거하는 단계 및 독성 잔류의 문제점이 있기 때문에, 이 보다는 가교와 멸균을 동시에 겸할 수 있는 장점을 가진 방사선 이용법이 각광을 받고 있다.

더욱이, 방사선 이용법은 가교과정에서 열을 가하지 않아도 되고, 냉각상태에서도 가교가 가능하며, 방사선 조사량의 조절만으로도 조성물을 변화시킬 필요없이 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 장점을 지니고 있다.

미국특허 제5,389,376호에서는 이러한 화학적인 가교제를 사용하지 않고 방사선 가교법을 이용한 상처 치료용 드레싱의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 제조 방법은 폴리비닐피롤리돈에 아가, 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하고 이것을 방사선으로 조사하여 가교하는 것으로 기술하고 있다. 상기 특허는 방사선의 가교법의 특징, 즉 가교와 멸균을 동시에 추진할 수 있는 장점을 살리고 있다. 폴리비닐피롤리돈 수용액에 아가를 첨가하여 수화겔의 건조과정에서 형태의 변형을 감소시키는 효과를 거두고자 하였으나, 폴리비닐피롤리돈과 아가의 혼합시 수화겔의 강도가 낮고, 혼용성이 좋지 않아서 강도가 약해 찢어지는 경향이 있었다.

미국특허 제5,480,717호는 점착제가 부착된 고분자 필름에 폴리비닐피롤리돈 수용액을 캐스팅하고 방사선 조사하여 제조된 수화겔을 개시하고 있다. 그러나, 상기 발명에서 제조된 수화겔의 강도는 약한 반면, 점착성이 너무 강하여 상처로부 터 수화겔을 제조할 때 폴리비닐피롤리돈이 잔류하는 단점이 있었다.

일본공개특허 제9-267453호(미국특허 제5,846,214호)에서는 폴리비닐알코올을 기본 소재로 하고 이것에 다른 적층제를 두어 물성을 개선하는 기술에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 단순히 방사선 조사로 제품을 제조하기 때문에 물성 개선에 한계가 있고, 방사선 조사를 하지 않고는 포장재에 형태를 유지시켜 넣을 수 없기 때문에 2 회에 걸쳐 방사선을 조사하지 않으면 공정상 최종 제품에 몰드와 함께 수화겔이 존재하고, 환부에 장기 사용시에는 항균제를 별도로 사용해야 하는 단점이 있었다.

수화겔이 화상, 상처 치료용의 목적에 가장 적합하기 위한 조건은, 체액을 흡수하여야 하고, 박테리아로부터 감염을 막을 수 있어야 하며, 상처 또는 피부에 부착이 용이하여야 한다. 그리고, 투명성과 산소 투과성이 좋아야 할 뿐만 아니라 약물제어가 가능하여야 하고, 취급이 용이하여야 하며, 저장성과 멸균이 가능하여야 한다. 또한, 수화겔은 상처 부위에 적용하고 있는 동안에 수화겔의 물성이나 상처 치료용 드레싱으로서의 기능성을 저하시킬 정도의 수분 증발이 일어나지 않아야 한다.

통상 수화겔은 80 % 이상의 물을 함유하고 있기 때문에 37℃의 체온에서 공기 중에 노출되면 수화겔의 수분이 증발하기 시작한다. 수화겔은 37℃의 온도 조 건에서 12 시간 이상 경과하면 함유한 수분이 모두 증발하는데, 이처럼 수분이 증발되어 건조된 수화겔은 더 이상 상처 치료용으로 사용할 수 없게 된다. 그러므로, 수화겔은 기본적으로 물을 흡수하면서도, 건조되는 동안 기계적인 특성과 형태를 그대로 유지하고 있어야 하므로, 겔 강도 및 팽윤성을 적절히 조절할 필요가 있다.

본 발명자들은 화상, 창상 등의 상처 치료 및 피부 재생에 효과적으로 이용될 수 있는 수화겔을 제조하기 위해 노력한 결과, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 카라기난, 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 생체 적합성 고분자의 수용액을 EVA, EVOH VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막 상에 도포하여 상기 목적에 적절한 고분자 및 최적의 분자량 조건의 예비 수화겔을 성형하고, 적절한 방사선 조사선량으로 조사하여 가교를 형성시킴으로써 수화겔을 제조하였고, 본 발명의 수화겔이 상처 치료용도에 적합하게 이용될 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 물을 흡수하면서도, 건조되는 동안 기계적인 특성과 형태를 그대로 유지하며, 수분 방출을 방지하여 겔 강도 및 팽윤성을 적절히 조절할 수 있는 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 생체 적합성 고분자를 포함하는 수용액과 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinylacetate Copolymer; EVA), 에틸렌 비닐알코올 공중합체(Ethylene Vinylalcohol Copolymer; EVOH), 극저밀도 폴리에틸렌(Very Low Density Polyethylene; VLDPE) 필름 또는 폴리우레탄 막으로 구성된 수분 방출 방지층을 함유한 상처 치료용 수화겔을 제공한다.

상기 생체 적합성 고분자로는 특히 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP) 또는 카라기난(carrageenan)이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 우수한 성능의 수화겔을 얻기 위해서는 적절한 고분자 및 최적의 분자량을 갖는 고분자의 선택이 선행되어야 한다. 이는 분자량이 큰 고분자의 경우 서로 혼합했을 때 구성 성분간의 상용성이 없으면, 상분리 (phase separation)가 일어나 최종 물성이 저하될 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 조건을 만족시키는 고분자로, 본 발명에 따른 수화겔 제조에 사용될 수 있는 고분자는 생체 적합성이 있는 고분자라면 모두 가능하나, 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 및 폴리아크릴산으로 구성되는 군에서 선택된 합성 고분자, 또는 젤라틴(gelatin), 아가(agar), 알지네이트(alginate), 키토산(chitosan) 및 카라기난(carrageenan)으로 구성된 군에서 선택된 천연 고분자를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 수용액이 폴리비닐피롤리돈, 카라기난을 사용하는 것이다. 또한, 점착력과 유연성을 증가시킬 목적으로 상기에서 선택된 생체 적합성 고분자에 다가 알코올을 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 다가 알코올은 바람직하기로는 폴리에틸렌글리콜이다.

폴리비닐피롤리돈은 친수성(water soluble) 고분자인 동시에 생체 적합성(biocompatibility)의 고분자로서, 수십 년 동안 혈장(blood fluids) 및 이외의 생체 재료로 널리 사용되어 왔다. 최근에는 안구의 유리질 대체 물질로도 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 상기 폴리비닐피롤리돈은 당위 구조 내에 산소와 질소를 함유하고 있어, 물분자와 수소 결합을 할 수 있고 이를 통해 망상구조를 이룰 수 있으므로 수분을 다량 함유할 수 있기 때문에 상처 치료용 목적으로 적합한 고분자이다.

상기 선택된 고분자의 최적의 분자량은 상기 폴리비닐피롤리돈의 경우, 바람직하게는 200,000~1,300,000이며, 더욱 바람직하게는 360,000~1,300,000이다.

이때, 분자량이 200,000 이하, 특히 40,000 이하인 경우는 고분자 용액의 점도가 낮아 수용액을 제조하기는 용이하지만 물리적 특성인 겔화율 및 겔강도가 낮 아 상처 치료용 수화겔로 사용하기에는 적합하지 않다. 한편, 분자량이 1,300,000을 초과한 경우는 다른 고분자들과 혼합하였을 때에 물질들과의 혼용성이 떨어져 균일한 수화겔을 제조하기 어려운 문제점이 있어 바람직하지 않다.

천연 고분자로서 사용된 카라기난은 청정해역에서 자라는 홍조류에서 추출한 복합 다당류로서 식품응용에 있어 분산제, 유화안정제, 팽윤제, 증점제, 결착제, 식이섬유, 결정방지제, 그리고 겔화제로 사용되고 있다. 식품 외에도 의약품, 화장품, 그리고 기타 분야에서 응용이 기대되고 있는 고분자이다. 일반적으로, 카라기난은 강한 친수성을 나타내는 황산기를 지닌 음이온 고분자며 황산기의 함량과 위치에 따라 카파-(kappa-,κ-), 람다-(lambda-,λ-), 아이오타-(iota-,ι-), 뮤-(mu-, μ-), 카파-퍼셀레란(κ-furcellaran)형태로 구분되고, 단독 또는 서로 혼합된 형태로 제품화되어 있다. 통상, 카파-, 람다-, 아이오타-형태의 3종류의 카라기난이 주로 많이 이용되고 있다. 이들 카라기난의 특징 중 하나는 양이온들에 의해 쉽게 겔화되며 필름형성 능력이 우수하다는 것이다. 특히, 본 발명에서 사용되는 카라기난은 그 겔화 특성을 고려하여 상기 3종류의 카라기난 중에서 겔화가 가장 잘 되는 카파-카라기난이 바람직하다. 카파-카라기난의 분자구조를 식 (1)에 나타내었다.

(1)

다가알콜은 폴리비닐피롤리돈과 마찬가지로 인체에 무해하며 생체 적합성이 우수한 수용성 고분자로서, 본 발명의 수화겔 드레싱에서 수분 방지 효과가 크고 수화겔을 유연하게 하는 성질을 갖게 해준다. 수화겔 제조시 적합한 다가알콜은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 솔비톨, 만니톨 중에서 하나 또는 2개 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 다가알콜 중 폴리에틸렌글리콜의 분자량은 200~600인 것이 바람직하고, 폴리프로필렌글리콜은 200~450인 것이 바람직하다. 그 이상의 분자량을 가진 다가알콜은 고체상으로 다른 고분자들과의 혼합하였을 때에 물질들과의 혼용성이 떨어져 균일한 수화겔을 제조하기가 어렵다.

(2)

본 발명에서 수용액은 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 카라기난 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 생체 적합성 고분자 수용액을 제조하는 것이다.

그들의 혼합으로 제조된 용액의 경우, 전체 중량에 대해 1 ~ 37 중량%의 폴리비닐피롤리돈이며, 여기에 0.1 ~ 10 중량%의 카라기난을 혼합할 수 있다.

이때, 상기 카라기난이 전체 수용액 중량의 10 중량% 이상으로 많아지면 점도가 높아져 용해시키는데 어려움이 있다. 또한, 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%의 폴리에틸렌글리콜을 더욱 혼합할 수 있다. 이때, 상기 폴리에틸렌글리콜이 전체 수용액 중량의 10 중량% 이상으로 많아지면 드레싱으로 사용될 만한 겔강도를 얻을 수 없다.

상기 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜의 수용액을 제조할 경우, 전체 수용액에 대한 중량이 바람직하게는 5 ~ 40 중량%이고, 가장 바람직하 게는 10 ~ 25 중량%이다.

이때, 5 중량% 이하의 고분자 수용액으로 수화겔을 제조할 경우, 드레싱으로 사용될 만한 겔강도를 얻을 수 없으며, 25 중량% 이상은 고분자 수용액 점도가 너무 커서 시트를 제조하기 어렵다.

본 발명에 따라 수분 방출 방지층을 형성하는 EVA, EVOH, VLDPE에 대해 자세히 설명한다.

EVA(Ethylene Vinyl Acetate copolymer)는 에틸렌(ethylene)과 초산비닐(vinyl acetate)의 공중합체 수지이다. 투명성, 유연성, 저온취성 등이 우수하여 신발용 소재, 농업용 필름, 라미네이팅 필름의 원료도 사용되고 있으며, PVC 대체 소재로도 주목받고 있다. 초산비닐은 친수성을 갖고 있는데, EVA의 초산비닐 함량이 증가할수록 친수성이 증가된다. 친수성이 있어 수화겔과 접착성이 우수하며 수분 증발을 억제할 수 있다. 3~35 중량% 초산비닐이 함유된 EVA가 적합하다.

EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)는 에틸렌(ethylene)과 비닐알코올(vinyl alcohol)의 공중합 열가소성 수지이다. EVOH는 산소, 탄산가스 등과 같은 무기 가스 및 식품의 방향성분 등과 같은 유기가스의 통과를 차단할 수 있어 식품포장재로 이용되고 있다. 또한, 내약품성이 우수하고 표면광택성이 뛰어나다. 비닐알코올은 친수성을 갖고 있는데, EVOH의 비닐알코올 함량이 증가할수록 친수성이 증가된 다. 친수성이 있어 수화겔과 접착성이 우수하며 수분 조절 능력이 있다.

폴리에틸렌은 에틸렌 중합체로 가장 먼저 상업화된 폴리올레핀계 물질로서 밀도에 따라 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE, very low density polyethylene), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, linear low density polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low density polyethylene), 중밀도 폴리에틸렌(MDLE, medium density polyethylene), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, high density polyethylene) 등으로 분류할 수 있다. 일반적으로, 폴리에틸렌은 수분 차단성이 좋으며 내화학성 및 가격이 저렴한 장점이 있고 기체투과성이 큰 특징이 있다. 특히, VLDPE(극저밀도 폴리에틸렌)의 경우 내한성이 커서 냉동식품 포장과 열접착성이 좋아 다른 포장재와 라미네이팅 할 때 열접착성 포장재료로 많이 사용되고 있다. 또한, 극저밀도 폴리에틸렌은 내충격 강도가 우수하고 산소 투과도는 매우 높으며 투습도는 낮아서 수화겔의 수분 증발을 막기에 적합한 재료이다.

또한, 본 발명은 상처치료용 수화겔의 제조 방법을 제공한다.

구체적으로는, 1) 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜을 증류수에 넣고 가열, 교반하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1);

2) EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 트레이에 까는 단계 (단계 2);

3) 단계 1의 수용액을 단계 2의 EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막 상에 도포하고 상온에서 방치하여 예비 수화겔을 성형하는 단계 (단계 3);

4) 단계3의 예비 수화겔을 포장하는 단계 (단계 4); 및

5) 단계 4의 포장된 겔을 방사선으로 조사하고 멸균하는 단계 (단계 5)로 이루어진 수분 방출 방지층을 함유한 상처치료용 수화겔의 제조 방법을 제공한다.

상기 단계 1의 수용액은 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 생체 적합성 고분자 수용액을 제조하는 것이다.

그들의 혼합으로 제조된 용액의 경우, 전체 중량에 대해 1~37 중량%의 폴리비닐피롤리돈이며, 여기에 0.1~10 중량%의 카라기난을 혼합할 수 있다. 이때, 상기 카라기난이 전체 수용액 중량의 10 중량% 이상으로 많아지면 점도가 높아져 용해시키는데 어려움이 있다.

또한, 전체 수용액에 대해 1~10 중량%의 폴리에틸렌글리콜을 더욱 혼합할 수 있다. 이때, 상기 폴리에틸렌글리콜이 전체 수용액 중량의 10 중량% 이상으로 많아지면 드레싱으로 사용될 만한 겔강도를 얻을 수 없다.

상기 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜의 수용액을 제조할 경우, 전체 수용액에 대한 중량이 바람직하게는 5~40 중량%이고, 가장 바람직하게 는 10~25 중량%이다.

단계 2는 EVA, EVOH,VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 트레이에 까는 단계이다. 상기 커버층은 10~500 ㎛ 두께를 갖는 EVA, EVOH, VLDPE 필름을 사용하거나, 이들 필름에 칼로 미세하여 컷을 주거나 미공을 형성시켜 공기 투과도를 높여 사용한다. 폴리우레탄 막은 가공공정에 따라 적절한 미세기공 형성이 가능하기 때문에 칼이나 물리적으로 2차 기공을 형성시킬 필요는 없다.

트레이는 다양한 지름, 높이 및 모양 등의 트레이를 사용할 수 있고, 다양한 트레이를 사용함으로써 원하는 형태와 크기를 갖는 수화겔을 제조할 수 있다.

단계 3은 상기 단계 1에서 얻어진 폴리비닐포릴리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜을 함유한 수용액을 EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 깐 상기 단계 2의 트레이에 붓고 40℃ 이하, 특히 상온으로 수용액의 온도를 유지시켜 예비 겔을 성형하는 단계이다. 단계 1에서 얻어진 수용액의 온도가 40 ℃ 이하로 내려가게 되면 카라기난의 특성에 의해 굳어 예비 수화겔이 형성된다.

단계 4는 상기 단계 3의 예비 수화겔을 포장하는 단계이다. 포장에는 통상 의 포장 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은 고분자 필름이나 알루미늄박 또는 알루미늄과 고분자 필름의 라미네이트를 사용할 수 있다.

단계 5에서, 방사선 조사는 상기 수용액을 가교시키고 멸균시킬 수 있는 단계로서, 바람직하게는 감마선 또는 전자선을 사용할 수 있다.

이때, 바람직한 방사선 조사선량은 5~100 kGy이며, 통상 멸균 목적으로 요구되는 적정 선량이 약 25 kGy인 점을 감안하여 바람직한 조사선량은 25~50 kGy이다. 한편, 100 kGy 이상의 과도한 조사량이 조사되면, 겔강도는 증가하지만 팽윤성이 감소하고 유연성이 감소하여 쉽게 부서지게 된다.

본 발명의 수화겔은 평균 30~50 %의 겔화율을 보이고, 평균 5,000~8,000 %의 팽윤도를 보이며, 80~540 g·cm의 겔강도 값을 갖는다. 이때 수화겔이 EVA, EVOH, VLDPE 필름이나 폴리우레탄 막을 함유함으로써 겔강도를 크게 향상시킨다.

또한, 수화겔이 EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 함유함으로써 수화겔의 수분 증발 정도를 조절할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 수화겔은 간편한 제조 공정으로 얻을 수 있으며, 카라기난을 포함하여 물리적 가교에 의해 겔강도가 우수하고, EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 함유하여 수분 증발량이 크지 않으면서, 삼출액을 적절히 흡 수하고, 방사선 조사를 이용함으로써 저장성과 멸균을 동시에 만족시킬 수 있다. 이외에도 수화겔 고유의 점성으로 인하여 상처나 피부에 부착이 용이하고, 물에 완전 용해된 무색의 고분자 수용액을 도포하여 얻어진 최종 수화겔은 투명하여 수화겔 드레싱을 상처에서 제거하지 않고도 상처의 상태를 관찰할 수 있는 장점을 가지고 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 내용이 하기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1 >

폴리비닐피롤리돈 / 카라기난 / 폴리에틸렌글리콜 수화겔 1의 제조

PVP는 분자량 1,300,000인 것을 6 중량%, 카라기난 2 중량%, PEG는 분자량 400인 것을 1 중량%를 증류수에 혼합하여 90℃에서 녹였다.

제조된 수용액을 트레이에 붓고 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 도 1과 같은 과정으로 수화겔 1을 제조하였다.

< 실시예 2 >

EVA 필름을 함유하는 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 2의 제조

초산비닐 함량이 12 중량%인 EVA 필름을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 2를 제조하였다.

< 실시예 3 >

EVA 필름을 함유하는 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 3의 제조

건조 속도 조절을 위해 EVA 필름에 표 1의 3 종의 칼집을 각각 내었다.

초산비닐 함량이 12 중량%인 EVA 필름을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 3을 제조하였다.

	1	2	3
너 비	2 mm	2 mm	2 mm
간 격	2 mm	2 mm	10 mm
줄간격	8 mm	16 mm	16 mm

상기 표 1의 칼 자국을 도 2에 나타내었다.

< 실시예 4 >

EVOH 필름을 함유하는 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 4의 제조

EVOH(ethylene 함량 32몰%) 필름을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 4를 제조하였다.

< 실시예 5 >

EVOH 필름을 함유하는 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 5의 제조

건조 속도 조절을 위해 EVOH 필름에 표 1의 3 종의 칼집을 각각 내었다.

EVOH 필름을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 5를 제조하였다.

< 실시예 6 >

VLDPE 필름을 함유하는 폴리비닐피롤리돈, 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 6의 제조

VLDPE(밀도 0.88 g/cm³, melt index 0.8) 필름을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 6을 제조하였다.

< 실시예 7 >

VLDPE(밀도 0.88 g/cm ³ , melt index 0.8) 필름을 함유하는 폴리비닐피롤리돈 , 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 7의 제조

건조 속도 조절을 위해 VLDPE 필름에 표 1의 3 종의 칼집을 각각 내었다.

VLDPE 필름을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 7을 제조하였다.

< 실시예 8 >

폴리우레탄 막을 함유하는 폴리비닐피롤리돈 , 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수화겔 8의 제조

폴리우레탄 막을 트레이에 깔고, 상기 수용액을 3 mm 높이로 부어 상온에서 방치하여 겔을 형성하고 포장한 후, 감마선 25 kGy의 조사선량을 조사하여 수화겔 8를 제조하였다.

< 실험예 1 >

수화겔의 겔화율 측정

상기 실시예 1~8에서 제조한 수화겔의 포장을 뜯고 꺼내어 48 시간 동안 증류수에 침지하여 가교되지 않은 부분은 용해시키고, 용해되지 않은 부분을 진공 오븐에 넣어 37 ℃에서 48 시간 건조시킨 후 건조된 겔 무게를 측정하여 수화겔의 겔화율(gel content)을 수학식 1에 의해 계산하였다.

상기 실시예 1~8에서 제조한 수화겔의 겔화율은 평균 30~50 %였다.

< 실험예 2 >

수화겔의 팽윤도 측정

상기 실시예 1~8에서 제조한 수화겔의 포장을 뜯고 꺼내어 48 시간 동안 증류수에 침지시킨 후, 수화겔 표면의 물은 닦아내고 팽윤된 겔 무게를 측정하였다. 상기 무게를 잰 수화겔을 진공 오븐에 넣어 37 ℃에서 48 시간 건조시킨 후 건조된 겔 무게를 측정하여 수화겔의 팽윤도(degree of swelling)를 수학식 2에 의해 계산 하였다.

상기 실시예 1~8에서 제조한 수화겔의 팽윤도는 평균 5,000~8,000 %였다.

< 실험예 3 >

수화겔의 겔강도 측정

상기 실시예 1, 2, 4, 6, 8에서 제조한 수화겔의 포장을 뜯고 꺼내어 두께 2 mm, 넓이 20 cm²의 시편을 만들어 조직 분석기(Texture-Analyzer)를 이용하여 수화겔의 겔강도를 측정하여 수학식 3에 의해 겔강도를 계산하였다. 상기 결과를 표 2에 나타내었다.

겔강도(g·cm) = (파괴될 때 가중된 힘) × (파괴될 때 늘어난 길이)

	실시예 1	실시예 2	실시예 4	실시예 6	실시예 8
겔강도 (g·cm)	80	430	310	540	380

상기 표 2의 결과에서 보는 바와 같이, 막을 함유하지 않은 실시예 1의 수화겔 보다 EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 함유한 실시예 2, 4, 6, 8의 수화겔의 겔강도가 큰 값을 보였다. 수화겔이 필름 또는 막을 함유하게 되면 물성의 향상을 가져옴을 확인하였다.

< 실험예 4 >

EVA, EVOH , VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막이 수화겔의 수분 증발 정도에 미치는 영향

EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막을 함유한 수화겔 및 함유하지 않은 수화겔의 수분 증발 정도를 비교함으로써, EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막이 수화겔에 미치는 영향을 측정하였다.

상기 실시예 1~8에서 제조한 수화겔의 포장을 뜯고 꺼내어 도 3의 건조 장치를 이용하여 시간에 따른 수화겔의 수분 증발 정도를 측정하였다.

도 3의 건조 장치에 담겨 있는 물의 온도는 37 ℃로 고정하였고, 물의 증발로 건조 장치 내부의 습도는 60~80 %이었다. 상기 건조 장치의 그물망 상에 올려놓은 수화겔은 아래 면은 증발된 수증기가 닿게 되고, 윗면은 공기와 닿게 된다.

수화겔의 수분 증발정도(Degree of water evaporation)는 하기 수학식 4에 의해 계산하였다.

도 4는 막을 함유하지 않은 실시예 1의 수화겔의 수분 증발 정도를 나타낸 것이다. 초기 5 시간까지 빠르게 수분이 증발하고 20 시간 경과되면 수화겔이 함유하고 있던 수분이 모두 증발하게 된다.

도 5는 EVA 필름을 함유하는 실시예 2와 EVA 필름에 표 1의 3종의 칼집을낸 실시예 3의 수화겔의 수분 증발 정도를 나타낸 것으로, 실시예 2의 수화겔은 60 시간이 경과하여도 5 %의 수분만이 증발하였다. 실시예 3의 표 1의 1과 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 60 %, 표 1의 2와 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 28 %, 표 1의 3과 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 12 %의 수분이 증발하였다.

도 6은 EVOH 필름을 함유하는 실시예 4와 EVOH 필름에 표 1의 3종의 칼집을 낸 실시예 5의 수화겔의 수분 증발 정도를 나타낸 것으로, 실시예 4의 수화겔은 60 시간이 경과하여도 14 %의 수분만이 증발하였다. 실시예 5의 표 1의 1과 같은 칼집 을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 77 %, 표 1의 2와 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 58 %, 표 1의 3과 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 35 %의 수분이 증발하였다.

도 7은 VLDPE 필름을 함유하는 실시예 6와 VLDPE 필름에 표 1의 3종의 칼집을 낸 실시예 7의 수화겔의 수분 증발 정도를 나타낸 것으로, 실시예 6의 수화겔은 60 시간이 경과하여도 2 %의 수분만이 증발하였다. 실시예 7의 표 1의 1과 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 50 %, 표 1의 2와 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 20 %, 표 1의 3과 같은 칼집을 낸 수화겔은 60 시간 경과 후에 7 %의 수분이 증발하였다.

도 8은 폴리우레탄 막을 함유하는 실시예 8의 수화겔의 수분 증발 정도를 나타낸 것으로, 실시예 8의 수화겔은 60 시간 경과 후에 40 %의 수분이 증발하였다.

상기의 결과로부터, 본 발명의 수화겔은 20 시간 정도 수분을 함유하고 있지만, EVA, EVOH VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막 커버재료를 함유한 것은 60 시간이 경과하여도 86~98 %의 수분을 함유하는 수화겔을 제조할 수 있었다. 또한, 상기 필름에 표 1과 같은 칼집을 냄으로써 수화겔의 수분 증발을 조절할 수 있었고, 이때에 60 시간이 경과하여도 23~93 %의 수분을 함유하는 수화겔의 제조할 수 있었다.

상기의 구성을 갖는 본 발명은 그 제조 공정이 간편하며, EVA, EVOH VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막 커버재료를 함유하여 수분 증발량이 크지 않으면서, 삼출액을 적절히 흡수하며, 겔 강도가 우수하다. 또한, 박테리아로부터의 감염을 예방할 수 있는 항균기능을 가질 뿐 아니라, 방사선 조사를 이용함으로써 저장성과 멸균을 동시에 만족시킨다. 더욱이, 잔류 개시제나 가교제를 사용하지 않기 때문에 독성 잔류의 문제점이 전혀 없고, 상처나 피부에 부착이 용이하며, 투명성, 취급 용이성 등의 장점을 가짐으로써, 화상, 창상 등의 상처 치료 또는 피부 재생에 유용하게 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 제조방법에 의하면 트레이를 이용하므로 다양한 모양, 크기 및 두께를 갖는 수화겔을 쉽게 제조할 수 있다.

Claims

폴리비닐피롤리돈 및 카라기난을 포함하는 생체적합성 고분자 수용액을 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 비닐알코올 공중합체(EVOH), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE) 필름 또는 폴리우레탄 막으로 구성된 수분 방출 방지층 상에 도포하여 형성된 상처 치료용 수화겔.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 생체 적합성 고분자 수용액이 폴리에틸렌글리콜을 더욱 포함함을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리비닐피롤리돈의 분자량이 200,000~1,300,000인 것임을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔.
제 3 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 200~600인 것임을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔.
제 1 항에 있어서, 상기 카라기난이 카파-카라기난인 것임을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔.
제 1 항에 있어서, 상기 수용액이 1~37 중량%의 폴리비닐피롤리돈 및 0.1~10 중량%의 카라기난의 생체적합성 고분자, 또는 상기 생체적합성 고분자와 1~10 중량%의 폴리에틸렌글리콜을 더욱 포함하는 것임을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔.
1) 폴리비닐피롤리돈 및 카라기난의 혼합물, 또는 상기 혼합물과 폴리에틸렌글리콜을 증류수에 넣고 가열 및 교반하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1);

2) 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 비닐알코올 공중합체(EVOH), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE) 필름 또는 폴리우레탄 막을 트레이에 까는 단계 (단계 2);

3) 단계 1의 수용액을 단계 2의 EVA, EVOH, VLDPE 필름 또는 폴리우레탄 막 상에 도포하고 상온에서 방치하여 예비 수화겔을 성형하는 단계 (단계 3);

4) 단계 3의 예비 수화겔을 포장하는 단계 (단계 4); 및

5) 단계 4의 포장된 겔을 방사선으로 조사시켜 가교하고 멸균하는 단계 (단계 5)로 이루어진 수분 방출 방지층을 함유한 상처치료용 수화겔의 제조 방법.
제 8 항에 있어서, 단계 2의 필름의 두께가 10~500 ㎛인 것임을 특징으로 하는 상처치료용 수화겔의 제조 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 필림에 공기 투과율을 높이기 위해 칼 자국이나 미세 기공을 형성함을 특징으로 하는 상처치료용 수화겔의 제조 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 단계 5의 조사되는 방사선이 감마선 또는 전자선인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조 방법.
제 8 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 방사선의 조사선량이 5~100 kGy인 것을 특징으로 하는 상처 치료용 수화겔의 제조 방법.