KR100372560B1 - 숯 충진 수화겔 드레싱 및 방사선을 이용한 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수화겔 드레싱에 관한 것으로서, 구체적으로는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 숯으로 구성된 숯 충진 수화겔 드레싱 및 고분자 수용액을 동결융해하여 시트 형태로 성형한 다음 방사선을 조사하여 수화겔 드레싱을 제조함으로써, 상기 제조된 수화겔 드레싱은 겔강도 및 상처에 대한 부착성이 우수하고 드레싱 표면에 잔류된 미반응 고분자의 끈적거림이 제거되고, 숯이 함유됨에 따라 병원성 세균을 흡착하게 되어 상처에 감염과 세균의 증식을 억제하여 상처치료 효과가 향상되어 상처치료용 드레싱으로 적합하게 이용될 수 있다.

Description

숯 충진 수화겔 드레싱 및 방사선을 이용한 그의 제조방법{Charcoal filled hydrogels dressings and process for preparing thereof by irradiation}

본 발명은 수화겔 드레싱에 관한 것으로서, 구체적으로는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 숯으로 구성된 숯 충진 수화겔 드레싱 및 고분자 수용액을 동결융해하여 시트 형태로 성형한 다음 방사선을 조사하여 수화겔 드레싱을 제조하는 숯 충진 수화겔 드레싱 및 방사선을 이용한 그의 제조방법에 관한 것이다.

심한 화상 치료는 최종적으로는 자가이식하거나 체외에서 (in vitro) 배양한 환자의 섬유 아세포 조직을 이식하게 된다. 대개는 이러한 시술을 시행하기까지는 상당한 시간이 요구되므로 시술까지 단시간 내에 감염을 막도록 화상치료용 드레싱이 이용되고, 상기 화상치료용 드레싱은 다음의 조건들을 갖추어야 한다. 체액을 잘 흡수할 수 있어야 하고, 박테리아로부터 감염을 막을 수 있어야 하며, 상처나 피부에 부착이 용이해야 한다. 또한 투명성과 산소 투과성이 좋아야 할 뿐만 아니라 약물제어가 가능해야 하며, 취급이 용이하여야 하고, 저장성과 멸균이 가능하여야 한다.

상기와 같은 조건을 충족시킬 수 있는 가장 유망한 것으로 수화겔이 제안되었다. 수화겔은 90% 이상의 수분이 함수되어 있어 화상치료나 습윤 상태가 지속적으로 필요한 피부 재생을 목적으로 일시적으로 이용하여 피부 재생을 위한 치료를 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 이에 혈액, 체액 및 생체조직과 친화성을 갖고있어서 운드 드레싱(wound dressing), 콘택트 렌즈, 연골 등에 사용된다.

수화겔은 3차원 망상구조를 갖고 있으며 자체 중량의 수십배 이상의 수분을 함수할 수 있다. 일반적으로 수화겔은 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올 등의 합성고분자와 젤라틴, 아가 (agar), 알긴산염(alginate), 콜라겐, 그리고 최근에 각광 받고있는 있는 키토산 등의 천연 고분자 및 합성고분자와 천연고분자의 조합에 의해 제조되어진다. 주로 고분자내에 카르복실기(-COOH), 아미노기 (-CONH₂), 술폰산기(-SO₃H) 등의 친수성 관능기를 포함하고 있는 수화겔은 수분과 접촉시 수소결합, 모세관 및 삼투압 현상에 의해 수분을 함수하며 약간의 정전기적 및 친유성 상호작용과 더불어 고분자쇄 간의 공유결합 구조를 이루어 물에 용해되지 않고 팽윤 (sweeling) 상태를 유지한다. 그 결과 고분자 수화겔은 수분을 흡수하면서도 고분자가 지니고 있는 기계적인 특성과 형태를 그대로 유지할 수 있게 된다.

수화겔은 화학적인 방법, 방사선을 조사하는 방법 및 동결융해하는 방법으로 제조된다.

화학적인 방법은 통상적인 방법으로 고분자에 포름알데히드 및 글루타알데히드와 같은 가교제 및 개시제 등을 이용하여 3차원 망상구조를 갖도록 가교하여 제조하는 방법으로 가교반응을 쉽게 유도할 수 있으나 가교반응후 독성이 있는 화학 가교제 및 개시제가 잔류함에 따라 이를 제거해야 하는 단점이 있다.

방사선을 이용한 방법은 고분자에 방사선을 조사하여 가교하는 방법으로 화학적인 방법과 비교하여 가교후 잔류 가교제나 개시제를 제거할 필요가 없고, 가교와 동시에 멸균을 겸할 수 있는 특징이 있다. 또한 가교과정에서 열을 가하지 않아도 되고 냉각상태에서도 가교가 가능하며 조성물을 변화시킬 필요없이 방사선 조사량을 조절하여 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 특징이 있다.

동결융해 방법 (freezing and thawing)은 주로 폴리비닐알콜과 같이 수산기가 함유된 고분자를 저온에서 냉동시킨 다음 상온에서 해동하여 물리적으로 가교화 반응을 유도한다. 이러한 동결융해 방법은 가교제 및 개시제 등을 사용하지 않음에 따라 가교반응 후 잔류된 가교제 및 개시제의 독성을 우려할 필요가 없으나 시간이 경과됨에 따라 물리적 가교가 풀리게 되어 사용상 어려움이 있다.

최근 방사선 조사에 의한 고분자 수화겔을 제조하여 상처치료용 드레싱을 비롯하여 의료분야에 응용하려는 연구가 다각도로 진행되고 있다.

그중 독성이 없고 물리적 특성이 우수한 폴리비닐피롤리돈을 상처치료용 드레싱으로 이용하려는 시도가 이루어지고 있다. 요시이 (Yoshii) 등이 발표한 문헌 (Radiation Physics and Chemistry, 55, 1999, 133-138)에 의하면 쥐에 대한 동물실험 결과 폴리비닐피롤리돈 수화겔은 강도가 낮고 점착성이 필요 이상으로 높아 상처 치료후 상처로부터 폴리비닐피롤리돈 수화겔 드레싱을 제거할 때 상처에 폴리비닐피롤리돈의 일부가 남는 문제점이 있다고 기재된 바 있다. 그러나 재료의 강도가 크더라도 재료와 단백질간에 화학적인 상호 작용에 의하여 재료가 상처에 잘달라붙을 가능성이 있다.

미국특허 제4,871,490호에서는 화학적인 가교제를 사용하지 않고 방사선 가교법을 이용한 상처치료용 드레싱의 제조법에 대한 기술을 다루고 있다. 폴리비닐피롤리돈에 아가, 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하고 이것을 방사선으로 조사하여 가교함으로서 폴리비닐피롤리돈 수화겔을 제조하였다. 미국특허 제5,480,717호에서는 점착제가 부착된 고분자 필름에 폴리비닐피롤리돈 수용액을 캐스팅하고 방사선 조사하여 수화겔을 제조하는 기술을 제공하고 있다. 상기 특허에서 폴리비닐피롤리돈은 수평균분자량이 200,000∼400,000의 것을 사용하였으며 물의 증발로 인해 수화겔이 깨지는 것을 방지하기 위하여 표면에 표피층을 제조하였다. 그러나 제조된 상처치료용 드레싱은 상기 서술된 바와 같이 드레싱을 제거할 때 폴리비닐피롤리돈이 상처에 일부 남게 되는 문제점을 여전히 해결하지 못하였다.

이에 폴리비닐피롤리돈의 점착성 문제 해결을 위해 다각적인 시도를 한 결과, 미국특허 제5,389,376호에서는 폴리비닐피롤리돈 수용액을 방사선 조사하면 점착성이 생기는 현상을 이용하여 보다 점착성을 주어 점착제로 사용하기 위하여 그리세린을 폴리비닐피롤리돈과 혼합한 수용액을 방사선 조사하여 의학용 점착제의 제조법을 제안하였다. 또한, 미국특허 제6,022,330호에서는 부직포에 방사선을 조사한 다음 N-이소프로필 아크릴아마이드를 그라프트 공중합시켜 부직포가 상처에 달라 붙지 않도록하는 기술을 다루고 있다. 그리고, 일본공개특허 소10-118174호에서는 폴리에틸렌과 에틸렌-초산비닐 공중합체의 혼합하여 방사선 조사 기술을 이용하여 발포하고 이것의 밴디지로 활용하는 기술을 다루고 있다. 그러나, 상기 여러 방법에 의해 제조된 상처치료용 드레싱은 피부에 점착되거나 그 치료효과가 미미한 문제점이 여전히 남아 있다.

따라서 본 발명자들은 수화겔을 이용하여 상처치료용 드레싱으로 응용하기 위해 다각적인 연구를 시도한 결과, 폴리비닐알콜과 폴리비닐피롤리돈 합성고분자에 상처치료 효과를 높이기 위해 분말 숯이 첨가된 숯 충진 수화겔을 제안하고 상처치료용 드레싱으로 이용하고자 고분자 수용액을 동결융해 및 방사선 조사에 의해 드레싱을 제조하였고, 상기 제조된 수화겔 드레싱은 연성과 강도가 우수하고 표면에 잔류된 미반응 고분자의 끈적거림의 제어가 가능해지고 숯이 함유됨에 따라 탈취(흡착), 습도조절, 공기정화 기능, 여과기능, 환원기능을 상처치료용 드레싱에 도입하여 치료 효과를 높일 수 있음을 알게됨으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 상처 치료용 수화겔 드레싱을 제조하는 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 수화겔 드레싱을 제공하는 것이다.

도 1은 감마선 조사에 사용된 회전 장치의 개략도이고,

도 2는 숯의 함량과 감마선 조사량에 따른 수화겔의 겔강도와의 관계를 나타낸 그래프이고,

도 3은 숯의 함량과 감마선 조사량에 따른 수화겔의 겔화율과의 관계를 나타낸 그래프이고,

도 4는 숯의 함량과 감마선 조사량에 따른 수화겔의 팽윤도와의 관계를 나타낸 그래프이고,

도 5는 수화겔의 팽윤도 변화를 시간에 대해 나타낸 그래프이고,

도 6은 수화겔의 겔강도 변화를 시간에 대해 나타낸 그래프이고,

도 7은 숯 충진 수화겔의 스타필로코쿠스 아우레우스균에 대한 제어효과를 나타낸 그래프이고,

도 8은 숯 충진 수화겔의 슈도모나스 아에루지노사균에 대한 제어효과를 나타낸 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 숯으로 구성된 수화겔 드레싱을 제공한다.

또한 본 발명에서는 숯이 충진된 수화겔을 상처치료용 드레싱으로 사용하는용도를 제공한다.

또한 본 발명에서는

1) 수용성 고분자 수용액을 몰드 내에서 동결융해하여 1차 겔화된 수화겔을 시트 형태로 성형하는 단계 (단계 1);

2) 상기 단계 2의 밀봉된 시트에 방사선을 조사하여 2차 겔화를 수행하는 단계 (단계 2)로 이루어지는 수화겔 드레싱의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 숯으로 구성된 수화겔 드레싱을 제공한다.

수화겔은 자체 중량의 수십배의 수분을 함수할 수 있는 것으로 3차원 망상구조의 고분자로 이루어져 있으며 수분을 흡수하거나 건조되면서도 기계적인 특성과 형태를 그대로 유지하고 있어야 하며 겔강도 및 팽윤성을 적절이 조절해야 한다. 특히 고분자를 이용한 화상 등의 상처치료용 수화겔을 제조하기 위해서는 고분자의 종류 및 분자량을 적절히 선택하고 혼합 사용된 고분자간의 상용성을 증가시켜 상분리가 일어나지 않음으로서 최종 물성이 우수하도록 고안되어야 한다.

본 발명의 수화겔 드레싱은 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈을 혼합하여 합성고분자를 제조하고 여기에 숯을 첨가하여 수화겔을 제조함으로써 상처치료용 드레싱으로 적용하는 경우 숯의 자정작용에 의하여 상처의 치료효과를 증가시킬 수 있다. 특히 상기 조성이 함유된 숯 충진 수화겔 드레싱은 동결융해를 통해 폴리비닐알콜을 물리적으로 가교하고, 방사선 조사를 통해 폴리비닐피롤리돈의 화학적 가교를 유도한다.

폴리비닐알콜은 대표적인 수용성 고분자로 기계적 및 열적 강도가 우수하여 의료용 고분자로 주목받고 있다. 폴리비닐알코올은 분자내 수산기로 인해 분자간 수소결합을 통해 3차원 망상구조를 나타내어 수분과 접촉시 다량의 함수가 가능해지며 팽윤 (swelling)된다. 본 발명에서는 수평균분자량이 85,000∼146,000인 것을 사용하는 것이 물성이 가장 우수하며, 이때 분자량이 상기보다 적은 경우에는 상처치료용 드레싱으로 이용 가능한 겔강도를 얻을 수 없으며 분자량이 과도한 경우에는 다른 기계적 물성이 감소하게 된다. 폴리비닐알코올을 저온에서 동결시키고 다시 상온에서 해동하는 식의 동결융해를 반복하여 수행함으로써 물리적으로 가교가 가능하다. 그 결과 방사선 조사전 취급이 용이해지고 최종적으로 수화겔 드레싱의 강도가 향상된다.

폴리비닐피롤리돈은 폴리비닐알콜과 같이 수용성 고분자로서 생체 적합성을 갖고 있어서 수십년 동안 혈장을 비롯한 생체 재료로서 널리 사용되어 왔으며 최근에는 안구의 유리질 대체 물질로도 연구가 활발히 진행되고 있다. 폴리비닐피롤리돈은 분자 내에 산소와 질소가 있어 물 분자와 수소 결합을 이루므로 3차원 망상 구조에 물을 많이 함유할 수 있어 수화겔을 만드는데 적합하다. 본 발명에서는 수평균분자량이 200,000∼1,300,000인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이때 분자량이 상기보다 적은 경우에는 고분자 용액의 점도가 매우 낮아 고분자 수용액을 제조하기는 쉬우나 수화겔 드레싱으로 제조시 겔화율 및 겔강도가 낮은 문제점이 있고,분자량이 과도한 경우에는 고농도의 고분자 수용액을 제조하기가 어렵고 기계적 물성이 저하되어 바람직하지 못하다.

특히 본 발명은 고분자 수용액에 숯을 도입하여 숯이 지닌 여러 가지 효능 및 효과가 포함된 수화겔 드레싱을 제조한다. 숯은 병원성 세균을 흡착하게 되어 상처에 감염과 세균의 증식을 억제할 수 있고 상처에서 발생하는 악취를 흡착할 수 있기 때문에 상처에서 나는 냄새를 효과적을 제어할 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 숯 충진 수화겔 드레싱은 폴리비닐알콜 10∼90 중량% 및 폴리비닐피롤리돈 10∼90 중량%가 혼합된 합성고분자를 제조하고, 상기 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 합성고분자 100 중량부에 대하여 숯을 2∼40 중량부, 바람직하기로는 7∼25 중량부로 함유시켜 제조한다. 이때 숯의 함량이 상기 범위 미만이면 숯의 효과가 미미하고 과도하면 제조된 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔강도 및 겔화율이 저하되어 상처치료용 드레싱으로 적합하지 않다.

따라서, 상기 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 숯이 함유된 숯 충진 수화겔 드레싱은 수용액 내에서 5∼40 중량%(고형분 함량)가 되도록 제조하며 바람직하기로는 10∼25 중량%가 되도록 한다. 고형분의 함량이 상기 범위 미만이면 수화겔 드레싱으로 제조시 드레싱으로 사용될 만한 겔강도를 얻을 수 없으며, 과도하면 고분자 수용액의 점도가 너무 커서 수화겔의 제조 단계에서 시트상을 제조하기가 어려워 바람직하지 못하다.

본 발명의 숯 충진 수화겔 드레싱은 상처치료용 드레싱으로 사용한다.

본 발명의 숯 충진 수화겔은 3차원 망상구조를 갖음으로서 생체조직과 비슷한 물리적 성질을 갖고 생체적합성이 우수한 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈을 사용함에 따하 인체에 용이하게 적용이 가능하다. 상처치료용으로 사용하기 위해 적절한 점착성과 유연성을 가지며 병원성 세균을 흡착하고, 체액 흡수, 박테리아로부터의 감염 예방, 상처나 피부에 부착 용이성, 투명성, 취급 용이성, 저장성과 멸균이 가능하는 등 상처치료 효과도 향상됨에 따라 상처치료용 드레싱에 적합하게 사용한다.

본 발명의 실시예에 따르면 인체피부에서 발생가능한 박테리아인 스타필로코쿠스 아우레우스 및 슈도모나스 아에루지노사에 대한 제어 효과를 알아본 결과 본 발명의 숯 충진 수화겔에 의해 상기 박테리아 균주가 50% 이상 감소함을 알 수 있다. 또한, 흰쥐를 이용하여 상처에 대한 치료효과를 알아본 결과 우수한 치료효과를 나타냄을 알 수 있었으며 인체 피부에 대한 독성 실험 결과 물집이나 가려움증 등의 부작용이 전혀 나타나지 않았다.

또한, 본 발명의 수화겔 드레싱은

1) 수용성 고분자 수용액을 몰드 내에서 동결융해하여 1차 겔화된 수화겔을 시트 형태로 성형하는 단계 (단계 1);

2) 상기 단계 1의 밀봉된 1차 겔화된 수화겔에 방사선을 조사하여 2차 겔화를 수행하는 단계 (단계 2)를 거쳐 제조한다.

이하 각 단계별로 설명한다.

단계 1에서 수용성 고분자 수용액을 몰드내에 주입하여 동결융해하여 시트형태의 1차 수화겔을 제조한다.

동결융해는 상기 수용성 고분자 수용액을 -5∼-100 ℃에서 5분∼4시간 동안 동결하고 5∼50 ℃에서 30분∼2시간 동안 해동하여 수행되며 본 발명에서는 상기 조건에서 1∼10회 반복 수행한다. 동결융해 과정의 거쳐 제조된 1차 겔화된 수화겔은 물리적으로 가교된 상태로 이후 단계에 있어 취급이 매우 용이해진다. 또한, 고분자 수용액은 동결융해하기 전에 몰드 내에서 정치하여 기포를 제거하는 것이 보다 바람직하다.

이때 수용성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올 등의 합성고분자, 젤라틴, 아가 (agar), 알긴산염(alginate), 콜라겐, 키토산 등의 천연 고분자 단독 또는 이들의 화합물이 가능하다.

특히, 상처치료용 드레싱으로 이용하기 위해 수용성 고분자로서 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈을 사용하여 제조하며, 더욱 바람직하기로는 상처 치료효과를 높이기 위하여 숯을 첨가한다. 이때 폴리비닐알콜의 수평균분자량이 큰 경우 상온에서 물에 잘 용해되지 않기 때문에 단계 1에서 폴리비닐알콜과 폴리비닐피롤리돈을 120 ℃ 정도의 가압반응기(autoclave)내에서 혼합하여 녹이는 것이 바람직하다.

단계 2에서는 상기 단계 1의 밀봉된 1차 겔화된 수화겔에 방사선을 조사하여 2차 겔화를 수행하여(단계 2) 수화겔 드레싱을 제조함으로써 본 발명을 완성한다.

방사선은 통상의 감마선 (γ-rays) 또는 전자선 (β-rays)을 이용하여 5∼100 kGy, 바람직하기로는 25∼100 kGy로 조사한다. 방사선 조사는 고분자를 가교함과 동시에 수화겔을 멸균시킬 수 있으며, 이때 방사선의 조사량이 상기 범위 미만이면 가교가 불충분하여 고분자 수화겔의 겔강도 등 물성이 저하되고 과도한 양이 조사되면 지나치게 가교되어 겔강도는 증가하나 수분 흡수율 및 유연성이 떨어지며 쉽게 부서지는 문제점이 있다.

상기 제조된 수화겔 드레싱은 제품으로 사용하기 위하여 포장재료로 밀봉한다. 밀봉단계는 상기 단계 1 및 단계 2의 어느 한 단계 이후에 수행되도 무관하며 바람직하기로는 단계 1의 시트 형태의 1차 수화겔을 통상의 포장재료로 밀봉한 다음, 방사선 조사하여 수화겔 드레싱을 제조한다. 이때 사용가능한 포장재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은 고분자 필름이나 알루미늄 박, 또는 알루미늄과 고분자 필름의 라미네이트를 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따라 수용성 고분자를 이용하여 동결융해를 통한 물리적 가교와 방사선 조사를 통한 화학적 가교 구조를 유도하여 숯 충진 수화겔을 제조하였다. 본 발명에 의한 동결융해의 반복조작과 방사선 조사방법은 방사선만을 이용하는 경우와 달리 다른 연성과 강도를 부여함과 동시에 잔류된 미반응고분자의 끈적거림을 제어할 수 있으며, 가교제를 사용하지 않고 방사선 조사에 의해 고분자 물질을 가교시킴과 동시에 멸균이 가능하여 잔류 개시제나 가교제에 의한 독성 등의 문제점을 해결할 수 있다.

일예로 수용성 고분자로 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈을 이용하고 여기에 상처 치료효과를 높이기 위해서 숯을 포함시켜 고분자 수용액을 제조하여 상기 단계를 거쳐 숯 충진 수화겔 드레싱을 제조하였다. 본 발명의 실시예에 의하면 숯 충진 수화겔은 시간이 지남에 따라 팽윤 증가에 따른 기계적 물성이 양호함을 알 수 있으며, 수분의 증발로 인해 겔강도가 증가하는 경향을 나타내며 고분자의 농도가 낮은 경우에는 겔강도가 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 또한 다량의 수분을 함유하고 있어 수분 방지를 위해 2차 표피층을 부가하지 않으면서 14일이 지나도 물의 증발로 인해 수화겔이 깨지지 않았고 겔의 강도도 저하되지 않았다. 이러한 본 발명의 숯 충진 수화겔 드레싱은 팽윤 후 기계적 강도가 급격히 저하되는 종래의 수화겔 드레싱과는 커다란 차이점을 나타낸다.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 숯 충진 수화겔 드레싱의 제조

수화겔 내에 함유된 숯의 함량 및 방사선의 조사량을 달리하여 숯 충진 수화겔 드레싱을 하기와 같이 제조하였다.

폴리비닐알콜 (수평균분자량 85,000∼146,000, 알드리치사 제품)과 폴리비닐피롤리돈 (수평균분자량 130만, 알드리치사 제품)을 6 : 4 의 비율(중량비)로 하고, 숯을 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 합성고분자 100 중량부에 대하여 각각 5, 10, 15, 20 중량부를 첨가하였다. 숯을 포함한 고분자 고형분의 중량비가 15 중량%가 되도록 증류수에 용해시켜 폴리비닐알콜-폴리비닐피롤리돈-숯이 함유된 고분자 수용액을 제조하였다. 상기 고분자 수용액을 각각 페트리디쉬 몰드에 4 mm 높이로 붓고 24 시간 동안 크린룸에 놓아두어 기포를 제거하였다. 이어서 -40℃에서 1시간 동결시키고 상온에서 1시간 해동시켰다(1회 실시). 동결융해 과정이 1회 수행된 고분자 수용액을 시트형태로 제조후 폴리에틸렌 백으로 포장하였고,도 1의 회전장치를 이용하여 10, 20, 30, 40 또는 50 kGy의 감마선을 조사하여 숯 충진 수화겔 드레싱을 제조하였다.

<실시예 2> 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔강도

수화겔내 함유된 숯의 함량 및 방사선의 조사량에 따른 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔강도를 측정하기 위하여 하기의 실험을 실시하였다.

실시예 1에서 제조된 숯 충진 수화겔을 두께 3.5 mm, 넓이 20 cm²로 시편을 만들어 조직 분석기 (Texture-Analyzer)를 이용해 강도를 측정하였으며, 강도는 하기 수학식 1에 의해 계산하였다.

겔강도 (g·cm) = 파괴된 때 가중되는 힘(FB) × 파괴될 때까지 늘어난 거리 (DB)

상기 수학식 1로 계산된 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔강도를 도 2에 나타내었으며, 도 2에 의하면 수화겔 드레싱의 겔강도는 방사선 조사량의 증가에 따라 대체적으로 증가하였으며, 숯의 함량 증가에 따라 감소하는 경향이 있었다. 그러나, 상처치료용 드레싱 재료로 이용하기에는 수화겔의 겔강도는 50∼400 g·cm 인 것이 적합한 바, 상기 실시예 1에서 제조된 숯 충진 수화겔 드레싱은 상처치료용 드레싱으로 적합하게 사용할 수 있다.

<실시예 3> 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔화율

수화겔 내에 함유된 숯의 함량 및 방사선의 조사량에 따른 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔화율을 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.

10, 20 또는 30 kGy의 감마선으로 조사된 실시예 1의 숯 충진 수화겔 드레싱과 감마선을 조사하지 않은 숯 충진 수화겔 드레싱을 폴리에틸렌 백에서 거내어 증류수에 48시간 동안 담궈 가교되지 않은 부분은 용해되게 하고 용해되지 않은 부분을 진공 오븐에 넣어 60 ℃에서 48시간 건조시킨 후 무게 (W_d)를 측정하였다 겔화율 (gel content)은 하기 수학식 2에 의해 계산되었다.

상기 수학식 2로 계산된 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔화율을도 3에 나타내었으며,도 3에 의하면, 단순히 감마선을 조사하지 않고 동결융해만으로 제조된 수화겔의 겔화율은 50%정도로 아주 낮았으나, 감마선 조사량이 커질수록 겔화율이 증가함을 알 수 있었고, 숯 함량에 따른 겔화율의 변화는 거의 없음을 알 수 있다.

<실시예 4> 숯 함량 및 방사선 조사량에 따른 숯 충진 수화겔 드레싱의 팽윤도

수화겔 내에 함유된 숯의 함량 및 방사선의 조사량에 따른 숯 충진 수화겔 드레싱의 팽윤도를 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.

실시예 1에서 제조된 수화겔 드레싱을 폴리에틸렌 백에서 꺼내어 증류수에 48시간 동안 담근 후 셀룰로오스 종이로 표면에 묻은 물을 잘 닦은 후 무게 (W_s)를 측정하고, 다시 진공 오븐에 넣어 60 ℃에서 48시간 건조시킨 후 무게 (W_d)를 측정하였다. 팽윤도 (swelling)는 하기 수학식 3에 의해 계산되었다.

상기 수학식 3으로 계산된 숯 충진 수화겔 드레싱의 팽윤도는도 4에 나타내었으며,도 4에 의하면 숯 충진 수화겔 드레싱의 팽윤도는 숯 함량에는 거의 변화가 없었으며 방사선 조사량이 증가할수록 팽윤도는 감소함을 알 수 있었다. 이러한 팽윤도의 감소는 방사선의 조사량이 증가할수록 수화겔 드레싱의 가교밀도가 증가되어 수분 흡수량이 줄어드는데 기인한다.

<실시예 5> 시간에 따른 숯 충진 수화겔 드레싱의 팽윤도

고분자 수화겔의 시간에 따른 팽윤도를 알아보기 위해서 하기의 실험을 실시하였다.

고분자 수용액은 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈은 단독 또는 혼합된 합성고분자 및 숯이 충진된 합성고분자를 제조하였다. 단독 고분자로는 폴리비닐알콜 15 중량%, 폴리비닐피롤리돈 15 중량%인 것을 사용하였고, 합성고분자로는 폴리비닐알콜 (9 중량%) 및 폴리비닐피롤리돈 (6 중량%)을 혼합한 수용액을 사용하였다. 또한 실시예 1의 합성고분자 100 중량부에 대해 5, 10 중량부의 숯이 포함된 고분자 수용액을 사용하였다. 상기 제조된 각각의 고분자 수용액을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 수화겔 드레싱을 제조하였으며, 이때 방사선 조사는 감마선을 이용하여 30 kGy 선량으로 조사하였다.

각각의 시료에 대하여 시간에 따른 팽윤도를 상기 수학식 3에 의하여 측정하였으며 그 결과를도 5에 나타내었다.도 5에 의하면, 팽윤도는 4∼5 시간 사이에서 갑자기 증가하였고, 20시간 이후에는 거의 변화가 없음을 알 수 있다.

<실시예 6> 시간에 따른 숯 충진 수화겔 드레싱의 겔강도

수화겔 드레싱의 시간에 따른 겔강도의 변화를 알아보기 위하여 하기의 실험을 실시하였다.

실시예 5의 각각의 수화겔 드레싱을 겔강도를 측정하기 위하여 두께 3.5 mm, 넓이 20 ㎠인 시편으로 제작하여 조직 분석기를 이용하여 측정하였다. 각각의 고분자 수화겔 드레싱을 증류수에 담궈놓고 시간의 변화에 따른 겔강도를 측정하였으며 상기 수학식 1에 의해 계산하여도 6에 나타내었다.

도 6에서 볼 수 있듯이, 고분자 수화겔 드레싱의 겔강도는 4∼5시간 사이에서 갑자기 감소하기 시작하였으며 20시간 이후에는 거의 변화가 없었다. 폴리비닐피롤리돈의 경우는 4∼5시간 후부터 겔강도의 감소가 너무 커서 드레싱 재료로서 적합치 않음을 알 수 있다.

<제조예 1> 박테리아 배양 배지의 제조

인체 피부에서 발생할 수 있는 박테리아(스타필로코쿠스 아우레우스 (S. aureus; 포도상구균) 및 슈도모나스 아에루지노사 (P. aeruginosa; 녹막균))에 대한 제어 효과를 알아보기 위해서 박테리아 배양배지를 다음과 같은 방법으로 제조하였다.

스타필로코쿠스 아우레우스 (S. aureus) 및 슈도모나스 아에루지노사 (P. aeruginosa)를 멸균된 백금으로 한번씩 취한 다음 미리 준비된 배양액 100 ㎖ 「육즙 (beef extract) 3 g, 펩톤 (peptone) 5 g, 증류수 1,000 ㎖]에 균주를 넣은 후 37 ℃ 배양기 안에서 20시간 동안 균주를 배양시켰다. 스타필로코쿠스 아우레우스용 한천배지는 Chapman agar 146.5 g을 1 ℓ에 넣고, 121 ℃에서 15분 동안 가압 살균한 것을 크린후드 안에서 페트리디쉬에 1/3 정도까지 부어 20분에서 30분 동안 방치하여 굳힌 다음 이것을 37 ℃ 오븐에서 2∼3시간 동안 건조시켜 제조하였다. 슈도모나스 아에루지노사용 한천배지는 GSP agar 45 g을 1 ℓ에 넣고 상기와 같이 제조하였다.

<실험예 7> 숯 충진 수화겔 드레싱의 박테리아 제어효과

숯이 포함된 또는 포함되지 않은 수화겔 드레싱의 박테리아 제어효과를 알아보기 이해 하기와 같은 방법으로 측정하였다.

수화겔 드레싱은 실시예 1의 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈이 6:4의 중량비로 이루어진 합성 고분자 수용액과, 상기 합성고분자에 100 중량부에 대해 10, 20 중량부의 숯이 포함된 고분자 수용액을 이용하여 감마선 30 kGy선량으로 조사하여 제조하였다.

숯이 포함된 또는 포함되지 않은 수화겔 드레싱의 박테리아 제어효과는 인체 피부에서 발생할 수 있는 박테리아(스타필로코쿠스 아우레우스 (S. aureus; 포도상구균) 및 슈도모나스 아에루지노사 (P. aeruginosa; 녹막균))에 대한 제어 효과를 알아보았다.

시험관에 배양액 9 ㎖ 넣고 앞에서 제조한 균액 1 ㎖를 채취하여 혼합한 다음 숯을 포함한 고분자 수화겔과 숯을 포함하지 않은 고분자 수화겔을 각각 1 g 첨가하고 배양기 안에서 37 ℃, 150 rpm의 속도로 흔들면서 배양시켰다. 배양 후 튜브에서 1 ㎖의 배양액을 취하여 9 ㎖ 희석수에 넣어 10배 희석하고 볼텍스를 이용하여 혼합한 후 다시 1 ㎖를 취하여 10²배 희석하였다. 이렇게 반복하여 10⁸∼10²³배까지 희석한 뒤 각 균액 희석수로부터 0.1 ㎖를 채취하여 한천배지상에 떨어뜨리고 멸균된 유리막대를 이용하여 골고루 바른 후 37 ℃ 배양기에서 2∼5일 배양시켜 균수를 확인하였다.

도 7은 스타필로코쿠스 아우레우스균에 대한 숯을 포함한 고분자 수화겔의 제어효과를 나타낸 것이고,도 8은 슈도모나스 아에루지사균에 대한 제어효과를 나타낸 것이다.도 7및도 8에서 알 수 있는 바와 같이 숯을 포함한 고분자 수화겔은 숯을 포함하지 않은 고분자 수화겔보다 숯에 의한 병원성 세균의 흡착력이 크기 때문에 실험에 사용된 용액속의 박테리아의 균수가 1/2정도 감소된 것을 확인할 수 있었다.

<실시예 7> 숯 충진 수화겔 드레싱의 상처 치유효과

고분자 수화겔의 상처치료용 드레싱으로 이용하기 위하여 실험용 흰 쥐를 이용하여 상처 치유상태를 알아보았다.

150∼200g 무게의 실험용 흰 쥐의 등에 각각 2 군데 표피를 1.3 cm 직경의 원형으로 제거하여 상처를 내었다. 한 쪽의 상처에는 두께 3 mm, 크기 1.5×1.5cm 인 실시예 1 및 실시예 4의 수화겔 드레싱을 각각의 그룹에 속하는 흰 쥐에 붙이고 다른 한 쪽의 상처에는 1.5×1.5 cm 상업용 바세린 거즈(성광제약)를 붙였다. 이 위에 각각 2×2 cm 테가덤(Tegaderm, 3M사)과 봉합사로 각각을 상처에 잘 고정시킨 후 치료 경과를 살폈다. 수화겔과 바세린 거즈는 각각 3일에 한번씩 갈아 주었다. 실험 결과는 하기표 1에 나타내었다.

	수화겔 조성	치유 기간	치유 상태	특징
a	PVA/PVP	10∼11일	양호	치유력 우수
b	PVA/PVP/숯	10∼11일	양호	치유력 매우 우수
c	PVP	10∼12일	보통	상처에 PVP 흔적
d	바세린 거즈	14일 이상	불량	상처에 바세린 잔류
a : 폴리비닐알콜/폴리비닐피롤리돈 6:4 의 중량비로 이루어진 합성고분자 수화겔b : 합성고분자(PVA+PVP) 100 중량부에 대하여 숯 10 중량부가 포함된 수화겔c : 폴리비닐피롤리돈 단독 수화겔d : 성광제약의 바세린 거즈

상기표 1에서 볼 수 있듯이, 14일 전후에서 상처는 거의 아물었으나 수화겔 드레싱을 붙인 상처의 치료 속도가 더 빠르게 나타났다. 바세린 거즈의 경우 건조속도가 상대적으로 매우 빨랐고 상처에 달라 붙었다. 폴리비닐피롤리돈 수화겔 드레싱들은 상처에 약간 달라 붙었지만 전반적인 치료 효과는 거즈보다 훨씬 우수하였고, 폴리비닐알콜과 폴리비닐피롤리돈 및 상기 조성에 숯이 포함된 수용액으로 제조된 수화겔 드레싱은 상처에 전혀 달라붙지 않았으며 시간이 지나도 다른 수화겔 드레싱에 비해 여전히 수분을 많이 함유하고 있었다. 한편 숯이 첨가된 수화겔은 치료 효과가 가장 우수했으며, 빠른 시간 안에 지혈시키는 효과도 있었다.

<실시예 8> 숯 충진 수화겔 드레싱의 피부독성 실험

숯 충진 수화겔 드레싱을 상처치료용으로 이용하기 위해서 인체 피부에 대한 독성 및 부작용 여부를 하기와 같이 실시하였다.

실시예 1의 합성고분자 100 중량부에 대하여 숯이 10 중량부 포함되고, 30 kGy의 감마선으로 조사하여 제조된 숯 충진 수화겔 드레싱을 이용하여 사람 팔 안쪽 1.5×1.5 ㎠ 넓이의 피부에 적용하여 (시험 인원 10명) 피부에 대한 독성 및 부작용 여부를 알아보았다.

숯 충진 수화겔 드레싱 도포 후 15일이 지나기까지 시험인원 전원에 대하여 피부에 물집이 생기거나 가려움증이 생기는 등의 부작용이 전혀 나타나지 않아 본 발명에 의한 상처치료용 수화겔 드레싱은 사람의 피부에 대하여 독성 및 부작용을 일으키지 않음을 확인하였다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라서 폴리비닐알콜 및 폴리비닐피롤리돈의 합성고분자에 숯이 포함된 수화겔 드레싱을 동결융해 및 방사선 조사에 의해 제조하였다. 본 발명에 의해 제조된 숯 충진 수화겔 드레싱은 끈적거림의 점착성이 저하되고 방사선의 조사량에 따라 겔강도, 겔화율 및 팽윤도를 쉽게 제어할 수 있다. 특히 숯이 충진됨에 따라 체액 흡수 능력 및 박테리아로부터의 감염 예방 효과가 있으며 균에 대한 제어를 향상시켜 상처치료 효과를 증가시킬 수 있게 되었다. 본 발명에 의한 숯이 충진된 수화겔 드레싱은 상처나 피부에의 부착 용이성,투명성, 취급 용이성, 저장성과 멸균이 가능하여 상처치료용 드레싱으로 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (9)

1. 폴리비닐알콜 10∼90 중량% 및 폴리비닐피롤리돈 90∼10중량%로 이루어진 합성고분자 100 중량부에 대하여 숯 2∼40 중량부로 구성된 것임을 특징으로 하는 숯 충진 수화겔 드레싱.
2. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐알콜은 수평균분자량이 85,000∼146,000인 것임을 특징으로 하는 숯 충진 수화겔 드레싱.
3. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐피롤리돈은 수평균분자량이 200,000∼1,300,000인 것임을 특징으로 하는 숯 충진 수화겔 드레싱.
4. 제 1 항에 있어서, 수화겔은 고형분의 농도가 5∼40 중량%인 것임을 특징으로 하는 숯 충진 수화겔 드레싱.
5. 청구항 1 항의 숯 충진 수화겔 드레싱을 이용하여 피부 재생 치료에 적용하는 상처치료용 드레싱.
6. 1) 수용성 고분자 수용액을 몰드 내에서 동결융해하여 1차 겔화된 수화겔을 시트 형태로 성형하는 단계 (단계 1);

   2) 상기 단계 2의 밀봉된 1차 겔화된 수화겔에 방사선을 조사하여 2차 겔화를 수행하는 단계 (단계 2)로 이루어지는 수화겔 드레싱의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 수용성 고분자 수용액은 폴리비닐알콜 또는 폴리비닐피롤리돈인 것을 특징으로 하는 수화겔 드레싱의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 단계 1의 동결융해는 냉동 온도 -5∼-100 ℃, 해동 온도 5∼50 ℃에서 1∼10회 반복수행하는 것을 특징으로 하는 수화겔 드레싱의 제조방법.
9. 제 6 항에 있어서, 단계 3의 방사선 조사는 감마선 (γ-rays) 또는 전자선 (β-rays)이며, 조사량은 5∼100 kGy인 것을 특징으로 하는 숯 충진 수화겔 드레싱의 제조방법.