KR102524880B1 - 하이드로콜로이드 조성물 및 이를 포함하는 바이오 패치 - Google Patents
하이드로콜로이드 조성물 및 이를 포함하는 바이오 패치 Download PDFInfo
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Abstract
하이드로콜로이드 조성물 및 이를 포함하는 바이오 패치를 제공한다. 상기 하이드로콜로이드 조성물은 소수성 탄성 중합체 매트릭스를 구비한다. 상기 매트릭스 내에 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들이 분산된다. 상기 에어로겔 입자들은 실리카 에어로겔 입자들일 수 있다. 상기 에어로겔 입자들은 입자 표면 상에 소수성 작용기들이 형성된 입자들을 구비할 수 있다. 상기 에어로겔 입자들은 소수성 에어로겔 입자들, 입자 표면 상에 소수성 작용기들과 친수성 작용기들이 동시에 형성된 하이브리드 에어로겔 입자들, 또는 상기 소수성 에어로겔 입자들, 상기 하이브리드 에어로겔 입자들 및 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물일 수 있다.
Description
본 실시예들은 바이오 패치에 관한 것으로 구체적으로는 하이드로콜로이드 형태의 바이오 패치에 관한 것이다.
약물 처치를 포함하여 상처를 보호하고 치료하는 방법들을 드레싱이라 하며, 드레싱은 건조 환경 거즈 드레싱과 폐쇄성 습윤 드레싱으로 나뉘어질 수 있다. 건조 환경 거즈 드레싱의 경우 거즈를 통해 수분이 증발되어 제거되므로 상처 상에 가피가 형성되어 재생 상피세포가 상처면을 따라 원활하게 이동하는 것을 막아 흉터가 남는 단점이 있다. 이에 반해 폐쇄성 습윤 드레싱의 경우, 상처가 마르는 것을 억제하고 상처를 습윤 상태에 두어 상처 복원을 원활하게 하는 효과가 있다.
폐쇄성 습윤 드레싱은 반투과성 필름 드레싱, 폼 드레싱, 또는 하이드로콜로이드 드레싱으로 구분될 수 있는데, 이들은 상처로부터의 삼출물의 양에 따라 구분하여 사용될 수 있다. 하이드로콜로이드 드레싱은 친수성 분자가 상처의 삼출물을 흡수하는 형태를 가지지만 삼출물의 흡수 정도에 한계가 있어 다량의 삼출물이 발생한 경우 잦은 교환이 필요할 수 있다. 또한, 기존의 하이드로콜로이드 드레싱은 투습 및 방수기능이 여전히 부족함에 따라 상처 치유가 늦어짐에 따른 통증과 냄새가 날 수 있는 문제점이 존재할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 보온성을 보유하는 하이드로콜로이드 타입의 바이오 패치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 투습 및 방수기능이 향상된 하이드로콜로이드 타입의 바이오 패치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 삼출물 흡수능력이 향상된 하이드로콜로이드 타입의 바이오 패치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 하이드로콜로이드 조성물을 제공한다. 상기 하이드로콜로이드 조성물은 소수성 탄성 중합체 매트릭스를 구비한다. 상기 매트릭스 내에 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들이 분산된다. 상기 하이드로콜로이드 조성물은 100 중량부의 상기 소수성 탄성 중합체, 70 내지 150 중량부의 상기 하이드로콜로이드 입자들, 및 1 내지 15 중량부의 상기 에어로겔 입자들을 함유할 수 있다.
상기 소수성 탄성 중합체는 스티렌-이소프렌-스티렌 삼블럭 공중합체(Styrene-Isoprene-Styrene Triblock copolymer, SIS)일 수 있다. 상기 하이드로콜로이드 입자들은 칼슘 이온에 의해 가교된 알지네이트일 수 있다.
상기 에어로겔 입자들은 실리카 에어로겔 입자들일 수 있다. 상기 에어로겔 입자들은 입자 표면 상에 소수성 작용기들이 형성된 입자들을 구비할 수 있다. 상기 에어로겔 입자들은 소수성 에어로겔 입자들, 입자 표면 상에 소수성 작용기들과 친수성 작용기들이 동시에 형성된 하이브리드 에어로겔 입자들, 또는 상기 소수성 에어로겔 입자들, 상기 하이브리드 에어로겔 입자들 및 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물일 수 있다.
상기 하이드로콜로이드 조성물은 점착제 및/또는 가소제를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 바이오 패치를 제공한다. 상기 바이오 패치는 소수성 탄성 중합체 매트릭스, 및 상기 매트릭스 내에 분산된 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들을 포함하는 하이드로콜로이드 시트를 포함한다. 상기 바이오 패치는 상기 하이드로콜로이드 시트의 상부면 상에 배치된 친수성 점착층인 접착층과 상기 하이드로콜로이드 시트의 하부면 상에 배치된 투습발수성 필름인 베이스층 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 하이드로콜로이드 시트는 100 중량부의 상기 소수성 탄성 중합체, 70 내지 150 중량부의 상기 하이드로콜로이드 입자들, 및 1 내지 15 중량부의 상기 에어로겔 입자들을 함유할 수 있다. 상기 하이드로콜로이드 시트는 점착제 및/또는 가소제를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고다공성의 에어로겔을 함유함에 따라 보온성을 보유하는 하이드로콜로이드 타입의 바이오 패치를 제공할 수 있다. 또한, 하이드로콜로이드 타입의 바이오 패치의 투습 및 방수기능을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, 하이드로콜로이드 타입의 바이오 패치의 삼출물 흡수능력을 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 패치의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 패치를 상처 부위에 적용한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 에어로겔 제조예들 1 내지 3에서 얻어진 파우더를 푸리에변환 적외선 분광광도계(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR spectroscopy)를 사용하여 측정한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 4는 에어로겔 제조예 2에 따른 하이브리드 에어로겔을 함유하는 에어로겔 파우더(a)와, 에어로겔 제조예 3에 따른 친수성 에어로겔과 에어로겔 제조예 1에 따른 소수성 에어로겔의 혼합물 파우더(b)의 물에 부유하는 정도를 나타낸 사진이다.
도 5는 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치를 촬영한 사진이다.
도 6은 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치의 점착력을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 패치를 상처 부위에 적용한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 에어로겔 제조예들 1 내지 3에서 얻어진 파우더를 푸리에변환 적외선 분광광도계(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR spectroscopy)를 사용하여 측정한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 4는 에어로겔 제조예 2에 따른 하이브리드 에어로겔을 함유하는 에어로겔 파우더(a)와, 에어로겔 제조예 3에 따른 친수성 에어로겔과 에어로겔 제조예 1에 따른 소수성 에어로겔의 혼합물 파우더(b)의 물에 부유하는 정도를 나타낸 사진이다.
도 5는 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치를 촬영한 사진이다.
도 6은 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치의 점착력을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 "Cx 내지 Cy"라고 기재한 경우에는, 탄소수 x와 탄소수 y 사이의 모든 정수에 해당하는 수의 탄소수를 갖는 경우도 함께 기재된 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 x 내지 y라고 기재한 경우에는, x와 y 사이의 모든 수도 함께 기재된 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서 내에서 에어로겔은 분산매가 기체 구체적으로 공기인 겔을 의미하고, 협의의 에어로겔과 크세로겔을 포함하는 개념일 수 있다.
하이드로콜로이드 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로콜로이드 조성물은 소수성 탄성 중합체매트릭스와 상기 매트릭스 내에 분산된 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들을 포함한다. 상기 하이드로콜로이드 조성물은 100 중량부의 소수성 탄성 중합체, 70 내지 150 중량부의 하이드로콜로이드 입자들, 및 1 내지 15 중량부의 에어로겔 입자들을 구비할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 조성물의 용도에 따라 다양하게 선택가능하다.
상기 소수성 탄성 중합체는 천연고무, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 부틸 고무(예를 들어, 이소프렌과 이소부틸렌 공중합체), 또는 할로겐화 부틸 고무일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 소수성 탄성 중합체는 스티렌-이소프렌-스티렌 삼블럭 공중합체(Styrene-Isoprene-Styrene Triblock copolymer, SIS)이거나, 이와 폴리이소부틸렌의 혼합물일 수 있다.
상기 하이드로콜로이드 입자들은 친수성 고분자가 물리적 결합 예를 들어, 수소 결합, 반데르발스 힘, 혹은 소수성 상호작용, 또는 화학적 결합 예를 들어, 공유 결합에 의해 3차원의 가교를 형성하고 있는 망상 구조를 갖는 입자로서 높은 함수율을 나타낼 수 있다. 이러한 하이드로콜로이드 입자들을 구성하는 친수성 고분자는 천연 친수성 고분자인, 예를 들어, 펙틴, 젤라틴, 셀룰로오스 구체적으로, 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC), 콜라겐, 덱스트란, 엘라스틴, 키틴, 키토산, 알긴산 나트륨(Sodium Alginate); 또는 합성 친수성 고분자인 폴리아크릴산 (PAA), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol), 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene Glycol), 폴리비닐 피롤리돈(Polyvinyl Pyrrolidone), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트 (Polyhydroxyethyl methacrylate), 실리콘(Silicone); 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 하이드로콜로이드 입자들은 상기 친수성 고분자를 3차원 망상구조로 형성하기 위한 가교제를 추가로 포함할 수 있는데, 가교제는 염화 칼슘(Calcium Chloride), 황산 칼슘(Calcium Sulfate), 질산 칼슘(Calcium Nitrate), 질산 아연(Zinc Nitrate), 염화 아연(Zinc Chloride), 황산 아연(Zinc Sulfate), 과황산 암모늄(Ammonium Persulfate), 또는 글루타르알데히드(Glutaraldehyde)일 수 있다. 이러한 가교제는 이에 한정되는 것은 아니고, 또한 상기 친수성 고분자의 종류에 따라 달라질 수 있다. 일 예에서, 상기 하이드로콜로이드 입자들은 칼슘 이온에 의해 가교된 알지네이트일 수 있다.
상기 에어로겔 입자들에 대한 설명은 후술될 것이다.
상기 하이드로콜로이드 조성물은 추가적으로, 점착제 및/또는 가소제를 더 포함할 수 있다. 점착제는 페놀-개질된 테르펜; 로진 에스테르, 예를 들어 로진의 글리세롤 에스테르 및 로진의 펜타에리트리톨 에스테르; 폴리아이소부틸렌과 같은 탄성중합체성 점착제, 합성 폴리테르펜 점착제를 포함하는 비-탄성중합체성 점착제, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 가소제는 습윤 작용 및/또는 점도 제어를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 가소제는 본 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 탄화수소 오일, 액체 탄화수소 수지, 액체 폴리테르펜, 액체 폴리(아이소부틸렌), 예를 들어, 글리소팔(GLISSOPAL) 등을 포함하는 액체 또는 연성 점착제, 왁스, 및 오일 혼합물을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 가소제는 파라핀 왁스일 수 있다.
본 발명의 하이드로콜로이드 조성물은 미량의 기타 성분들, 예를 들어, 본 기술 분야에 잘 알려진 바와 같은, 산화방지제, 탈취제, 향료, 항미생물제, 및 상처치유촉진인자(Healing Promoter)등과 같은 약리학적 활성제를 또한 함유할 수 있다.
에어로겔 입자들
에어로겔 입자들은 겔 구조 내의 액체를 공기로 치환해 얻은 나노미터 사이즈의 기공들을 갖는 고다공성 나노 구조체로서, 실리카 에어로겔 입자들일 수 있다.
이러한 에어로겔의 입자들은 0.1 내지 1000㎛, 구체적으로 수 내지 수십㎛, 일 예로서 1 내지 40 ㎛ 사이의 크기를 가질 수 있다. 에어로겔의 입자의 BET 법에 의한 표면적은 300 내지 2000 m2/g, 구체적으로 500 내지 1000 m2/g일 수 있고, 밀도는 0.03 내지 0.5 g/cc일 수 있고, 기공률은 70 내지 99%일 수 있고, 기공 크기는 5 내지 50 nm일 수 있다.
에어로겔 입자들은 입자 표면 상에 소수성 작용기들이 형성된 입자들을 구비할 수 있다. 이 때, 소수성 작용기들은 입자 표면 뿐 아니라 입자 내부 기공의 표면 상에도 배치될 수 있다. 상기 소수성 작용기들은 에어로겔 입자의 구성성분 일 예로서, Si 원자에 결합된 것으로서, 수소, C1-C18의 선형 또는 가지형 알킬기, 하기 화학식 1로 표시되는 실릴옥시기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
[화학식 1]
*-OSiH(3-n)R1 n
상기 화학식 1에서, R1은 C1-C18의 선형 또는 가지형 알킬기이고, n은 0 내지 3의 정수이고, *는 에어로겔 입자 내의 Si에 연결된 결합을 나타낼 수 있다.
상기 n이 1 내지 3의 정수인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 작용기는 알킬실릴옥시기로 명명할 수 있다. 상기 C1-C18의 선형 또는 가지형 알킬기는 C1-C6의 선형 알킬기일 수 있고, C1-C6의 선형 알킬기 포화된 선형 알킬기일 수 있고, 일 예로서, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, 또는 n-헥실일 수 있다. 일 구체예에서, C1-C6의 선형 알킬기는 메틸기 또는 에틸기일 수 있다.
일 예에서, 상기 에어로겔 입자들은 입자 표면 나아가 입자 내부 기공 표면 상에 소수성 작용기들이 전체 작용기들을 기준으로 80mol% 이상 100mol%, 구체적으로는 85mol%, 90 mol%, 95 mol%, 나아가 99 mol% 이상 구비된 소수성 에어로겔 입자들일 수 있다.
다른 예에서, 상기 에어로겔 입자들은 입자 표면 이에 더하여, 입자 내부 기공의 표면 상에 소수성 작용기와 친수성 작용기를 동시에 구비하는 하이브리드 에어로겔 입자들일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 에어로겔 입자들은 상기 하이브리드 에어로겔 입자들, 상기 소수성 에어로겔 입자들, 및 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물일 수 있다. 이 때, 친수성 에어로겔 입자들은 입자 표면 나아가 입자 내부 기공 표면 상에 친수성 작용기들이 전체 작용기들을 기준으로 80mol% 이상 100mol%, 구체적으로는 85mol%, 90 mol%, 95 mol%, 나아가 99 mol% 이상 구비된 에어로겔 입자들일 수 있다. 상기 친수성 작용기는 에어로겔 입자의 구성성분 일 예로서, Si 원자에 결합된 것으로서, 하이드록시기(-OH)일 수 있다. 이 혼합물에서, 상기 하이브리드 에어로겔 입자는 약 25 내지 40wt%, 상기 친수성 에어로겔 입자는 약 25 내지 40wt%, 그리고 상기 소수성 에어로겔 입자는 약 25 내지 40wt%로 함유될 수 있다. 일 구체예에서, 상기 하이브리드 에어로겔 입자, 상기 친수성 에어로겔 입자, 그리고 상기 소수성 에어로겔 입자는 1:1:1의 중량비로 함유될 수 있다.
상기 하이브리드 에어로겔 입자는 그의 표면 상에 소수성 작용기(R)와 친수성 작용기(OH)를 7:3 내지 3:7의 몰비로 구비할 수 있다.
한편, 상기 하이브리드 에어로겔 입자, 상기 친수성 에어로겔 입자, 및 상기 소수성 에어로겔 입자는 물에 대한 친화력에 따라 구분될 수 있는데, 구체적으로 물이 든 용기 내에 상기 에어로겔 입자들을 넣었을 때, 상기 친수성 에어로겔 입자는 용기 바닥에 가라앉고, 상기 소수성 에어로겔 입자는 물 표면 상에 떠 있으며, 상기 하이브리드 에어로겔 입자는 물 표면 아래로 반쯤 잠겨 있을 수 있다.
상기 하이브리드 에어로겔 입자를 구비하는 에어로겔 파우더를 제조하는 방법은 다음과 같을 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 먼저, 소수성 에어로겔 파우더를 준비하고, 이 소수성 에어로겔 파우더를 열처리하여 이에 구비된 입자들의 외부 표면 나아가 내부 기공 상의 표면을 일부 개질할 수 있다. 구체적으로, 소수성 에어로겔 파우더 내에 구비된 입자들 중 적어도 일부 입자들의 소수성 표면 작용기들을 친수성 표면 작용기들로 변화시킬 수 있다. 부연하면, 소수성 표면 작용기인 수소, 알킬기 또는 실릴옥시기, 구체적으로는 알킬실릴옥시기는 열처리에 의해 하이드록시기로 변환될 수 있다. 이와 동시에, 에어로겔 파우더 내의 잔여 수분을 적어도 부분적으로 또는 완전히 제거할 수 있다. 상기 소수성 에어로겔 파우더를 열처리하는 것은 소수성 에어로겔 파우더를 승온 상태에서 있도록 하는 승온 단계와, 소수성 에어로겔 파우더를 승온된 상태에서 소정 시간 방치하여 소결시키는 소결 단계를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상술한 바와 같은 상기 에어로겔 파우더의 적어도 일부 입자는 소수성 표면과 친수성 표면을 모두 구비하는 하이브리드 에어로겔 입자로 변환될 수 있고, 다른 일부 입자는 친수성 표면을 구비하는 친수성 에어로겔 입자로 변환될 수 있고, 또 다른 일부 입자는 소수성 표면을 유지하는 소수성 에어로겔 입자로 잔존할 수 있다. 그 결과, 친수성 에어로겔 입자, 소수성 에어로겔 입자, 및 하이브리드 에어로겔 입자를 모두 포함하는 혼합물인 에어로겔 파우더를 얻을 수 있다.
상기 열처리는 전기로를 이용하여 수행할 수 있고, 300 내지 500℃의 온도로 승온한 상태에서 0.5시간 내지 24시간 동안 수행할 수 있다. 또한, 상기 열처리는 산화 분위기 구체적으로, 공기 분위기에서 수행할 수 있다. 상기 열처리 온도 또는 시간을 조절하면, 상기 소수성 에어로겔의 일부 소수성 표면 작용기들만 친수성 표면 작용기들로 변화시킬 수 있거나 혹은 상기 소수성 에어로겔의 소수성 표면 작용기들을 전부 친수성 표면 작용기들로 변화시킨 친수성 에어로겔을 형성할 수도 있다. 일 예로서, 상기 소수성 에어로겔의 일부 소수성 표면 작용기들만 친수성 표면 작용기들로 변화시키는 것은 약 345 내지 355도, 구체적으로 347 내지 353도의 열처리를 통해 수행할 수 있고, 상기 소수성 에어로겔의 소수성 표면 작용기들을 전부 친수성 표면 작용기들로 변화시킨 친수성 에어로겔을 형성하는 것은 약 356 내지 365도, 구체적으로 357 내지 363도의 열처리를 통해 수행할 수 있다.
바이오 패치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 패치의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 바이오 패치는 베이스층 (10) 상에 하이드로콜로이드 시트(20), 접착층(30), 및 이형층(40)을 구비할 수 있다. 다만, 상기 베이스층(10), 접착층(30), 및 이형층(40) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수도 있다.
상기 베이스층(10)은 투습발수성 필름으로, 다공성 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄 필름일 수 있다. 이러한 베이스층(10)은 필름 내의 미세 기공이 수증기와 공기를 투과시킬 수 있으면서도(투습 특성), 상기 미세 기공에 비해 크기가 큰 박테리아 등 외부 병원균과 물방울을 차단(발수 특성)할 수 있다. 이러한 베이스층(10)은 약 10 내지 100 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 하이드로콜로이드 시트(20)는 앞서 설명한 하이드로콜로이드 조성물을 상기 베이스층(10) 상에 라미네이팅하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 하이드로콜로이드 조성물을 상기 베이스층(10) 상에 압출한 후, 히팅 프레스(heating press), 롤러 등을 통해 균일한 두께로 만들어, 상기 하이드로콜로이드 시트(20)를 형성할 수 있다.
상기 하이드로콜로이드 시트(20)는 소수성 탄성 중합체 매트릭스(21)을 포함한다. 상기 소수성 탄성 중합체 매트릭스(21) 내에 하이드로콜로이드 입자들(22)과 에어로겔 입자들(23)이 분산될 수 있다. 한편, 하이드로콜로이드 조성물 제조시, 소수성 탄성 중합체, 하이드로콜로이드 입자들 그리고 에어로겔 입자들을 물리적으로 균질하게 블렌딩하는 과정을 통해, 소수성 탄성 중합체 매트릭스 내에 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들이 거의 균질하게 섞일 수 있고, 이에 따라 상기 하이드로콜로이드 시트(20)는 소수성 탄성 중합체 매트릭스(21) 내에 균질하게 분산된 하이드로콜로이드 입자들(22)과 에어로겔 입자들(23)을 구비할 수 있다.
상기 접착층(30)은 하이드로콜로이드 시트(20)가 피부에 밀착될 수 있도록 접착력을 부여하는 층으로, 점착층 구체적으로는 친수성 점착층일 수 있다. 상기 접착층(30)은 일 예로서, 로진 에스터 (Rosin ester)층, 실리콘(silicone)층, 또는 이들의 복합층일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 본 기술분야에서 사용하는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 이러한 접착층(30)은 수 ㎛ 의 두께로 매우 얇게 형성될 수 있다.
상기 이형층(40)은 바이오 패치를 상처가 있는 피부에 부착하기 직전 제거되는 층으로, 본 기술 분야에서 널리 쓰이는 층을 사용하여 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 패치를 상처 부위에 적용한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 상처(105)가 생긴 피부(100) 상에 바이오 패치를 적용하였다. 이 때, 도 1을 참조하며 설명한 바이오 패치에서 이형층(40)을 제거하고 접착층(30)이 상처에 부착되도록 배치할 수 있다. 접착층(30)이 생략된 경우에는 하이드로콜로이드 시트(20)가 상처에 직접 접촉하도록 배치될 수 있다.
투습발수성을 나타내는 필름인 베이스층(10)은 피부(100)로부터의 땀 또는 상처(105)로부터의 삼출물 중 과량의 수분(B)은 투과시킬 수 있고 공기 투과에 의해 냄새를 제거할 수 있으며 또한 외부로부터 물 방울(C)의 침투 및 병원균(D)의 침투를 억제할 수 있다.
하이드로콜로이드 시트(20) 내에 분산된 에어로겔 입자들(23)은 고다공성 구조를 가짐에 따라, 상기 하이드로콜로이드 시트(20) 내에서도 입자 내에 공기를 함유할 수 있어 단열성을 나타낼 수 있다. 이러한 에어로겔 입자들(23)의 단열성은 상처 부위의 온도를 적정온도 이상으로 유지할 수 있어 상처 치유 속도를 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 이러한 고다공성 구조의 에어로겔 입자들(23)을 통해 공기 및 수증기가 투과될 수 있어, 하이드로콜로이드 시트(20)의 공기투과율 및 투습성이 향상될 수 있다. 그 결과, 피부(100)로부터의 땀 또는 상처(105)로부터의 삼출물 중 과량의 수분(B)은 하이드로콜로이드 시트(20)와 베이스층(10)을 통해 외부로 발산될 수 있어, 상처 부위(105)는 쾌적하게 유지될 수 있고 냄새가 줄어들 수 있다.
그러나, 상기 에어로겔 입자들(23)의 다공 구조는 물방울 또는 병원균을 투과할 정도로는 크지 않다. 또한, 하이드로콜로이드 시트(20)는 소수성을 갖는 탄성 중합체 매트릭스(21)를 구비함에 따라, 발수 또는 방수 특성을 가질 수 있다. 한편, 상기 에어로겔 입자들(23)이 표면 상에 소수성 작용기를 갖는 경우 하이드로콜로이드 시트(20)의 발수 또는 방수 특성은 향상될 수도 있다. 이 경우, 베이스층(10)을 생략하는 것을 고려해 볼 수도 있다.
상기 에어로겔 입자들(23)은 일 예에서, 입자 표면의 거의 대부분 상에 소수성 작용기들을 구비하는 소수성 에어로겔 입자들, 다른 예에서, 입자 표면 상에 소수성 작용기들과 친수성 작용기들을 동시에 구비하는 하이브리드 에어로겔 입자들, 또 다른 예에서 소수성 에어로겔 입자들, 하이브리드 에어로겔 입자들, 그리고 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물일 수 있다.
상기 에어로겔 입자들(23)이 표면 상에 소수성 작용기를 구비하는 경우, 이러한 에어로겔 입자들(23)은 표면 상의 소수성 작용기로 인해 친수성을 나타내는 하이드로콜로이드 입자들(22)과 밀착 배치되지 못하고 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 이러한 간격은 피부(100)로부터의 땀 또는 상처(105)로부터의 삼출물 중 과량의 수분(B)이 지나갈 수 있는 통로가 될 뿐 아니라, 하이드로콜로이드 입자들(22)이 상처(105)로부터의 삼출물을 흡수하여 팽윤될 수 있는 여유의 공간을 제공할 수 있다. 이 경우, 상기 하이드로콜로이드 시트(20) 내에 하이드로콜로이드 입자들(22)의 함량을 높이는 경우에도, 하이드로콜로이드 입자들(22)이 충분히 팽윤될 수 있는 여유공간이 제공될 수 있어, 상기 하이드로콜로이드 시트(20)의 흡수율이 크게 증가될 수 있다. 이는 종래 하이드로콜로이드 타입의 드레싱이 제한된 흡수율로 인해 상처로부터 삼출물이 많은 경우에는 사용이 제한되어 왔던 문제점을 해결할 수 있다. 다시 말해서, 본 실시예에 따른 바이오 패치는 삼출물이 적은 가벼운 상처 뿐 아니라 삼출물이 많은 깊고 큰 상처에도 사용할 수 있다.
상기 에어로겔 입자들(23)이 표면 상에 친수성 작용기를 구비하는 경우 즉, 상기 에어로겔 입자들(23)이 하이브리드 에어로겔 입자들이거나 소수성 에어로겔 입자들, 하이브리드 에어로겔 입자들, 그리고 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물인 경우, 상기 에어로겔 입자들(23)의 친수성 작용기는 수증기에 대한 수소결합을 제공할 수 있어 상기 하이드로콜로이드 시트(20)의 투습성을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, 표면 상에 친수성 작용기를 구비하는 에어로겔 입자들(23)은 삼출물에 대한 흡수성 또한 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<에어로겔 제조예 1>
규산 나트륨 용액 (SiO2 6wt%) 500g에 물 2000g을 섞은 후 전기 교반기를 이용해 300rpm의 속도로 교반한 후, 여기에 200 ml의 아세트산을 첨가하고 전기 교반기를 이용해 600rpm의 속도로 대략 30분 동안 혼합하여 규산용액을 제조하였다. 규산 용액을 진공기로 대략 10분 동안 탈기한 후 PVC로 만든 직사각형의 틀에 채운 다음 1시간 동안 겔화하여 실리카겔을 제조하였다. 상기 실리카겔을 수증기 및 알코올로 차례로 세척하여 실리카겔을 알코올겔로 변환한 후, 헥산 및 TMCS(Trimethylchlorosilane)가 혼합된 혼합 용액으로 알코올겔의 표면을 트라이메틸실릴옥시기(-OSi(CH3)3)로 실릴화 처리하여 실릴화겔을 얻었다. 얻어진 실릴화겔을 약 55 ℃의 온도로 약 15시간 동안 상압건조하고, 약 230℃의 온도에서 약 10시간 동안 소결하여 소수성 에어로겔을 얻었다. 이 후, 소수성 에어로겔을 파우더로 분쇄하여, 소수성 에어로겔 파우더를 얻었다.
<에어로겔 제조예 2>
에어로겔 제조예 1로부터 얻어진 소수성 에어로겔 파우더를 산화 분위기의 전기로 내에 넣고 340℃로 승온시킨 후, 이 온도를 유지하면서 1 시간 동안 소결하였다.
<에어로겔 제조예 3>
에어로겔 제조예 1로부터 얻어진 소수성 에어로겔 파우더를 산화 분위기의 전기로 내에 넣고 350℃로 승온시킨 후, 이 온도를 유지하면서 1 시간 동안 소결하였다.
<에어로겔 제조예 4>
에어로겔 제조예 1로부터 얻어진 소수성 에어로겔 파우더를 산화 분위기의 전기로 내에 넣고 360℃로 승온시킨 후, 이 온도를 유지하면서 1 시간 동안 소결하였다.
도 3a 내지 도 3c는 에어로겔 제조예들 2 내지 4에서 얻어진 파우더를 푸리에변환 적외선 분광광도계(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR spectroscopy)를 사용하여 측정한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 3a를 참조하면, 에어로겔 제조예 2에 따른 에어로겔은 실리카 고유의 Si-O-Si기 외에도 Si-CH3기를 나타냄에 따라, 소수성 표면을 갖는 소수성 에어로겔임을 알 수 있다.
도 3b를 참조하면, 에어로겔 제조예 3에 따른 에어로겔은 실리카 고유의 Si-O-Si기 외에도 Si-CH3기와 OH기를 동시에 나타냄에 따라, 열처리에 의해 소수성 표면이 친수성 표면으로 일부 개질된 하이브리드 에어로겔을 구비함을 알 수 있다.
도 3c를 참조하면, 에어로겔 제조예 4에 따른 에어로겔은 실리카 고유의 Si-O-Si기 외에도 OH기를 동시에 나타내고, 표면 개질 전 구비하였던 Si-CH3기에 해당하는 피크가 완전히 사라짐에 따라, 열처리에 의해 소수성 표면이 친수성 표면으로 완전히 개질된 친수성 에어로겔로 변환됨을 알 수 있다.
도 4는 에어로겔 제조예 3에 따른 하이브리드 에어로겔을 함유하는 에어로겔 파우더와, 에어로겔 제조예 4에 따른 친수성 에어로겔과 에어로겔 제조예 2에 따른 소수성 에어로겔의 혼합물의 물에 부유하는 정도를 나타낸 사진이다.
도 4를 참조하면, 에어로겔 제조예 4에 따른 친수성 에어로겔과 에어로겔 제조예 2에 따른 소수성 에어로겔의 혼합물(b)은 물 표면 상에 떠있는 소수성 에어로겔과 비이커 바닥에 가라앉은 친수성 에어로겔로 확실이 구분되는 것을 알 수 있다. 반면, 에어로겔 제조예 3에 따른 에어로겔을 함유하는 에어로겔 파우더(a)는 에어로겔 입자들이 물 표면 아래로 반쯤 잠겨 있는 하이브리드 에어로겔을 비롯하여, 비이커 바닥에 가라앉은 친수성 에어로겔 및 물 표면 상에 떠있는 소수성 에어로겔을 모두 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 도 3b 및 도 4를 동시에 참조하면, 에어로겔 제조예 3에 따른 에어로겔 파우더는 표면 상에 Si-CH3기와 OH기를 모두 갖는 하이브리드 에어로겔, 표면 상에 OH기를 주로 갖는 친수성 에어로겔, 및 표면 상에 Si-CH3기를 주로 갖는 소수성 에어로겔을 구비하는 것으로 추측할 수 있다.
또한, 도 3b, 및 도 3c의 OH 피크 값 그리고 도 4의 결과를 종합 비교하면, 상기 에어로겔 제조예 3에 따른 에어로겔 파우더는 상기 하이브리드 에어로겔 입자 25 내지 40wt%, 상기 소수성 에어로겔 입자 25 내지 40wt%, 및 상기 친수성 에어로겔 입자 25 내지 40wt%가 혼합된 것, 나아가 이들 입자들이 1:1:1의 중량비로 혼합된 것으로 추측할 수 있다.
<바이오 패치 제조예 1>
스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS) 2.5 kg를 170℃로 가열 후 20분간 유지하여 액화시켰다. 상기 액화된 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체를 120℃ 까지 냉각하고, 여기에 2 kg의 폴리이소부틸렌, 1.2 kg의 액체 파라핀을 추가한 후 균질하게 혼합하여 탄성중합체 혼합물 제조하였다. 상기 탄성중합체 혼합물을 90 ℃까지 냉각하고, 상기 냉각된 혼합물에 4.3 kg의 알긴산 나트륨, 100 g의 염화칼슘 및 에어로겔 제조예 3에 따른 0.4 kg의 하이브리드 에어로겔 파우더 추가 후 균질하게 혼합하여 하이드로 콜로이드-탄성중합체 혼합물을 제조하였다. 상기 하이드로 콜로이드를 100 ℃에서 압출 성형하여 나노 다공질 바이오 패치 제조하였다.
<바이오 패치 제조예 2>
50 g의 염화칼슘, 에어로겔 제조예 1에 따른 40 g의 소수성 에어로겔 파우더를 사용한 것을 제외하고는 바이오 패치 제조예 1과 동일한 방법으로 나노 다공질 바이오 패치 제조하였다.
도 5는 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치를 촬영한 사진이다.
도 5를 참조하면, 미황색의 바이오 패치가 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 6은 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치의 점착력을 나타낸 그래프이다. 이는 시험평가기관에서 ASTM D3330의 방법을 사용하여 측정한 것으로, Universal Testing Machine을 사용하여 로드셀 20N, 시험속도 300 MM/MIN, 피착재 SUS 304의 조건으로 측정하였다.
도 6을 참조하면, 바이오 패치 제조예 1에 따른 바이오 패치는 평균 2.31 N/ 25mm의 점착력을 나타내었다.
하기 표 1은 바이오 패치 제조예 2에 따른 바이오 패치와 타사의 하이드로콜로이드 드레싱 제품의 성능을 비교하여 나타낸 표이다. 이 때, 타사 하이드로 콜로이드 드레싱 제품은 에어로겔을 포함하지 않았다. 투습도는 EN 13726-2 기준에 따라 측정하였고, 흡수도는 EN 13726-1 기준에 따라 측정하였다.
| 바이오 패치 제조예 2 | 하이드로콜로이드 드레싱 (타사 제품) |
|
| 투습도 | 307 g/m2h | 60 g/m2h |
| 삼출물 흡수율 | 660 % | 112% |
| 두께 | 0.8 mm | 0.5 mm |
상기 표 1을 참조하면, 바이오 패치 제조예 2에 따른 바이오 패치는 기존 상품화된 하이드로콜로이드 드레싱 대비 두께가 증가하였음에도 불구하고 투습도가 5배 정도 향상되었고, 삼출물 흡수율 또한 6배 정도 증가한 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
Claims (17)
- 소수성 탄성 중합체 매트릭스; 및
상기 매트릭스 내에 분산된 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들을 포함하되,
상기 에어로겔 입자들은 입자 표면 상에 소수성 작용기들을 함유하는 입자들을 구비하는 하이드로콜로이드 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 하이드로콜로이드 조성물은 100 중량부의 상기 소수성 탄성 중합체, 70 내지 150 중량부의 상기 하이드로콜로이드 입자들, 및 1 내지 15 중량부의 상기 에어로겔 입자들을 함유하는 하이드로콜로이드 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 소수성 탄성 중합체는 스티렌-이소프렌-스티렌 삼블럭 공중합체(Styrene-Isoprene-Styrene Triblock copolymer, SIS)인 하이드로콜로이드 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 하이드로콜로이드 입자들은 칼슘 이온에 의해 가교된 알지네이트인 하이드로콜로이드 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 에어로겔 입자들은 실리카 에어로겔 입자들인 하이드로콜로이드 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 에어로겔 입자들은 소수성 에어로겔 입자들, 입자 표면 상에 소수성 작용기들과 친수성 작용기들을 동시에 함유하는 하이브리드 에어로겔 입자들, 또는 상기 소수성 에어로겔 입자들, 상기 하이브리드 에어로겔 입자들 및 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물인 하이드로콜로이드 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 하이드로콜로이드 조성물은 점착제 및/또는 가소제를 더 포함하는 하이드로콜로이드 조성물. - 소수성 탄성 중합체 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에 분산된 하이드로콜로이드 입자들과 에어로겔 입자들을 구비하는 하이드로콜로이드 시트를 포함하되,
상기 에어로겔 입자들은 입자 표면 상에 소수성 작용기들을 함유하는 입자들을 구비하는 바이오 패치. - 제9항에 있어서,
상기 바이오 패치는
상기 하이드로콜로이드 시트의 상부면 상에 배치된 점착층인 접착층과
상기 하이드로콜로이드 시트의 하부면 상에 배치된 투습발수성 필름인 베이스층 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 바이오 패치. - 제9항에 있어서,
상기 하이드로콜로이드 시트는 100 중량부의 상기 소수성 탄성 중합체, 70 내지 150 중량부의 상기 하이드로콜로이드 입자들, 및 1 내지 15 중량부의 상기 에어로겔 입자들을 함유하는 바이오 패치. - 제9항에 있어서,
상기 소수성 탄성 중합체는 스티렌-이소프렌-스티렌 삼블럭 공중합체(Styrene-Isoprene-Styrene Triblock copolymer, SIS)인 바이오 패치. - 제9항에 있어서,
상기 하이드로콜로이드 입자들은 칼슘 이온에 의해 가교된 알지네이트인 바이오 패치. - 제9항에 있어서,
상기 에어로겔 입자들은 실리카 에어로겔 입자들인 바이오 패치. - 삭제
- 제9항에 있어서,
상기 입자 표면 상에 소수성 작용기들을 함유하는 에어로겔 입자들은 소수성 에어로겔 입자들, 입자 표면 상에 소수성 작용기들과 친수성 작용기들이 동시에 형성된 하이브리드 에어로겔 입자들, 또는 상기 소수성 에어로겔 입자들, 상기 하이브리드 에어로겔 입자들 및 친수성 에어로겔 입자들의 혼합물인 바이오 패치. - 제9항에 있어서,
상기 하이드로콜로이드 시트는 점착제 및/또는 가소제를 더 포함하는 바이오 패치.
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