서론생체적합성(biocompatibility), 우수한 기계적 물성(high...

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Biomaterials Research (2009) 13(4) : 138-143 138 Biomaterials Research C The Korean Society for Biomaterials 창상치료용 드레싱제로서의 알긴산염/ 알로에 함유 폴리비닐알콜 하이드로겔 패치 Alginate/Aloe-Containing Poly (Vinyl Alcohol) Hydrogel Patch as a Wound Dressing 박상철·오세행·이진호* Sang Chul Park, Se Heang Oh, and Jin Ho Lee* 한남대학교 신소재공학과 Department of Advanced Materials, Hannam University, Daejeon 305-811, Korea (Received October 21, 2009/Acccepted November 20, 2009) In this study, we fabricated a polyvinyl alcohol (PVA)/alginate/aloe hydrogel patch as a wound dressing by a simple freezing/thawing method. The prepared PVA/alginate/aloe hydrogel patch was flexible, and had a porous structure and high swelling property in water. The wound healing behavior of the PVA/alginate/aloe hydrogel patch was compared with those of PVA, PVA/alginate, and PVA/aloe hydrogel patches as well as gauze (control) using SD rat as a wound model. It was observed that the PVA/alginate/aloe hydrogel patch had faster wound healing behavior than other groups, probably owing to the synergistic effect of PVA and alginate which can allow the fast absorption of exudate from wound and provide wet environment for wound, and aloe having therapeutic properties (prevention of bacterial/ viral growth, reduction of inflammatory response, and stimulation of cell proliferation) for wound healing. This result suggests that the PVA/alginate/aloe hydrogel patch can be a good candidate as a wound dressing for effective wound healing. Key words: Polyvinyl alcohol (PVA), Alginate, Aloe, Hydrogel patch, Wound dressing 체를 덮고 있는 피부는 인체로부터 체액의 유실 외부 로부터 유해물질과 미생물의 유입을 막고, 다양한 외부자 극으로부터 인체를 보호하는 중요한 기능을 수행한다. 피부의 손상은 다양한 종류의 외상 혹은 화상에 의해 빈번히 발생되 어지며, 이로부터 기인되는 감염(infection) 탈수(dehydration) 로부터 손상된 피부를 보호하기 위해 창상피복재(wound dressing) 널리 사용되어지고 있다. 1,2) 이러한 창상피복재는 건조 피복재와 습윤 피복재로 구별되나, 1962 Winter 3) 의해 제안된, 상처의 치유는 건조 환경보다 습윤 환경에서 보다 효율적으로 진행된다는 보고가 있은 습윤 피복재에 연구가 주를 이루고 있다. 대표적인 건조 피복재인 거즈의 경우, 상처면의 습윤 환경 유지와 삼출물 흡수력이 약하고 출물을 흡수한 후에도 증발에 의하여 피복재와 상처면이 붙어 피복재를 제거할 2 차적인 고통을 야기하기도 한다. 창상피 복재는 단순히 창상의 노출을 막고 외부로부터 창상을 보호하 위한 유연하고 강한 물성 외에 삼출액의 흡수성과 공기 과성이 우수하며, 박테리아의 침투와 번식을 막는 특성, 상을 보다 빠른 시간 내에 효과적으로 치유할 있는 기능을 가지고 있어야 한다고 알려져 있다. 4) 이러한 요건을 충족하는 창상피복재를 제조하기 위해 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에 틸렌(polyethylene), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리아 크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 실리콘 고무(silicone rubber) 등의 합성고분자와 알긴산염 (alginic acid sodium salt or alginate), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen) 천연고분자가 널리 사용되어지고 있으며, 5) 최근에 창상면에 발생되는 삼출물의 빠른 흡수, 습윤환경의 제공이 용이할 뿐만 아니라 이미 언급된 창상피복재의 요구조건을 상당부분 충족시킬 있는 하이드로겔을 기반으로한 창상피복재에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 6) 하이드로겔은 다량의 수분이 고분자 격자 내에 채워져 3 차원 망상구조를 유지하는 상태를 말하며, 친수성 작용기 모세관/ 삼투압 현상에 의해 수분을 흡수하고 팽윤하는 특성을 지닌다. 창상피복재로 사용되어지고 있는 대표적인 하이드로겔 재료로는 폴리하이드록시에틸 메타 아크릴레이트[(polyhydroxyethyl methacrylate), p(HEMA)], 리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐알콜 [(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide, PAA) 등이 있으며, 6) 특히 폴리비닐알콜은 창상피복재로서 적합한 특성들, 비독성(non-toxicity), 비발암성(non-carcinogenicity), 생체적합성(biocompatibility), 우수한 기계적 물성(high mechani- cal properties), 높은 함수량(high water content) 제조 * 책임연락저자: [email protected]

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Page 1: 서론생체적합성(biocompatibility), 우수한 기계적 물성(high mechani-*책임연락저자: jhlee@hnu.kr cal properties), 높은 함수량(high water content) 및 제조

Biom aterials Research (2009) 13(4) : 138-143

138

Biomaterials

Research

C The Korean Society for Biomaterials

창상치료용 드레싱제로서의 알긴산염/알로에 함유 폴리비닐알콜 하이드로겔 패치

Alginate/Aloe-Containing Poly (Vinyl Alcohol) Hydrogel Patch as a WoundDressing

박상철·오세행·이진호*

Sang Chul Park, Se Heang Oh, and Jin Ho Lee*

한남대학교 신소재공학과Department of Advanced Materials, Hannam University, Daejeon 305-811, Korea(Received October 21, 2009/Acccepted November 20, 2009)

In this study, we fabricated a polyvinyl alcohol (PVA)/alginate/aloe hydrogel patch as a wound dressing by a simplefreezing/thawing method. The prepared PVA/alginate/aloe hydrogel patch was flexible, and had a porous structure andhigh swelling property in water. The wound healing behavior of the PVA/alginate/aloe hydrogel patch was comparedwith those of PVA, PVA/alginate, and PVA/aloe hydrogel patches as well as gauze (control) using SD rat as a woundmodel. It was observed that the PVA/alginate/aloe hydrogel patch had faster wound healing behavior than othergroups, probably owing to the synergistic effect of PVA and alginate which can allow the fast absorption of exudatefrom wound and provide wet environment for wound, and aloe having therapeutic properties (prevention of bacterial/viral growth, reduction of inflammatory response, and stimulation of cell proliferation) for wound healing. This resultsuggests that the PVA/alginate/aloe hydrogel patch can be a good candidate as a wound dressing for effective woundhealing.

Key words: Polyvinyl alcohol (PVA), Alginate, Aloe, Hydrogel patch, Wound dressing

서 론

체를 덮고 있는 피부는 인체로부터 체액의 유실 및 외부

로부터 유해물질과 미생물의 유입을 막고, 다양한 외부자

극으로부터 인체를 보호하는 중요한 기능을 수행한다. 피부의

손상은 다양한 종류의 외상 혹은 화상에 의해 빈번히 발생되

어지며, 이로부터 기인되는 감염(infection) 및 탈수(dehydration)

로부터 손상된 피부를 보호하기 위해 창상피복재(wound

dressing)가 널리 사용되어지고 있다.1,2) 이러한 창상피복재는 크

게 건조 피복재와 습윤 피복재로 구별되나, 1962년 Winter3)

에 의해 제안된, 상처의 치유는 건조 환경보다 습윤 환경에서

보다 효율적으로 진행된다는 보고가 있은 후 습윤 피복재에 대

한 연구가 주를 이루고 있다. 대표적인 건조 피복재인 거즈의

경우, 상처면의 습윤 환경 유지와 삼출물 흡수력이 약하고 삼

출물을 흡수한 후에도 증발에 의하여 피복재와 상처면이 붙어

피복재를 제거할 때 2차적인 고통을 야기하기도 한다. 창상피

복재는 단순히 창상의 노출을 막고 외부로부터 창상을 보호하

기 위한 유연하고 강한 물성 외에 삼출액의 흡수성과 공기 투

과성이 우수하며, 박테리아의 침투와 번식을 막는 특성, 즉 창

상을 보다 빠른 시간 내에 효과적으로 치유할 수 있는 기능을

가지고 있어야 한다고 알려져 있다.4) 이러한 요건을 충족하는

창상피복재를 제조하기 위해 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에

틸렌(polyethylene), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리아

크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 실리콘 고무(silicone rubber)

등의 합성고분자와 알긴산염 (alginic acid sodium salt or

alginate), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen) 등

의 천연고분자가 널리 사용되어지고 있으며,5) 최근에 창상면에

서 발생되는 삼출물의 빠른 흡수, 습윤환경의 제공이 용이할

뿐만 아니라 이미 언급된 창상피복재의 요구조건을 상당부분

충족시킬 수 있는 하이드로겔을 기반으로한 창상피복재에 대한

연구도 활발히 진행되고 있다.6) 하이드로겔은 다량의 수분이

고분자 격자 내에 채워져 3차원 망상구조를 유지하는 상태를

말하며, 친수성 작용기 및 모세관/삼투압 현상에 의해 수분을

흡수하고 팽윤하는 특성을 지닌다. 창상피복재로 사용되어지고

있는 대표적인 하이드로겔 재료로는 폴리하이드록시에틸 메타

아크릴레이트[(polyhydroxyethyl methacrylate), p(HEMA)], 폴

리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐알콜

[(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide,

PAA) 등이 있으며,6) 특히 폴리비닐알콜은 창상피복재로서 적합한

특성들, 즉 비독성(non-toxicity), 비발암성(non-carcinogenicity),

생체적합성(biocompatibility), 우수한 기계적 물성(high mechani-

cal properties), 높은 함수량(high water content) 및 제조 용*책임연락저자: [email protected]

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창상치료용 드레싱제로서의 알긴산염/알로에 함유 폴리비닐알콜 하이드로겔 패치 139

Vol. 13, No. 4

이성(easy processing) 등7)을 지녀 이를 기반으로한 창상피복재

에 많은 관심이 집중되고 있다.

본 연구에서는 폴리비닐알코올 하이드로겔 매트릭스를 기반

으로 하고, 창상치유를 보다 효과적으로 유도할 수 있는 첨가

제를 도입하여 이들의 창상피복재로의 적용가능성을 타진하고

자 하였다. 상처치유에 긍정적인 역할을 하는 첨가제로, 친수성

및 생체적합성이 우수하고 상처면에서 발생되는 혈액이나 삼출

물을 흡수하여 쉽게 겔화되며, 상처면과의 점착성 및 습윤환경

을 잘 유지시켜 주어 상피화를 가속시키고 육아조직(granulation

tissue)의 생성을 증진시킬 수 있다고 알려진 알긴산염과,8-10) 민

간에서 오래 전부터 창상, 화상, 염증 등에 사용되어 오고 있

으며 최근 연구를 통해 박테리아/바이러스의 증식 및 염증을

억제하고, 혈액의 흐름을 강화시켜 세포 성장 및 상처/화상 치

유 효능이 우수하다고 알려진 알로에가11-15) 고려되었다. 이를

위해 폴리비닐알콜 수용액에 알긴산염 및 알로에를 첨가하고,

독성 가교제 및 유기용매가 전혀 필요치 않는 폴리비닐알콜의

물리적 가교방법(freezing/thawing method)을 이용하여 폴리비

닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치를 제조하였으며, 폴리

비닐알콜, 폴리비닐알콜/알긴산, 폴리비닐알콜/알로에 하이드로

겔 패치들과의 구조적 특성, 기계적 물성, 수분흡수도(swelling

ratio) 및 동물실험을 통한 창상치유 효능을 비교·분석하였다.

재료 및 방법

실험 재료

창상피복재로 응용하기 위한 하이드로겔 패치의 매트릭스로

서 폴리비닐알콜(Mw 89,000 ~ 98,000 g/mol; hydrolysis ~ 99%;

Sigma-Aldrich, USA)이 사용되었으며, 창상면의 습윤환경을 유

지시켜 주어 상피화를 가속시킬 수 있는 알긴산염(low

viscosity; Sigma-Aldrich)과 세포 성장 및 상처/화상 치유 효능

이 우수하다고 알려진 알로에(freeze-dried aloe vera powder;

Aloe Vera of California, Inc., USA)를 첨가제로 사용하였다.

하이드로겔 패치의 제조

폴리비닐알콜 분말을 초순수(deionized water)에 혼합하고

90oC에서 교반하여 5 wt%의 수용액을 제조하였으며, 이 수용

액을 상온으로 냉각 후 첨가제인 알긴산염 및 알로에 분말을

용매인 초순수에 대해 각각 1 wt% 및 4 wt%의 농도로 혼합

하여 폴리비닐알콜/알긴산/알로에 혼합액을 제조하였다. 준비된

혼합액을 직경 38 mm의 폴리스티렌(polystyrene, PS) 몰드에

2 mL를 채우고 곧바로 −76oC에서 4시간 동결/상온에서 4시간

해동하는 과정을 통해 폴리비닐알콜의 물리적 가교를 유도하여

하이드로겔을 제조하였으며(freezing/thawing method), 이를 동

결건조하여 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치를

제조하였다(diameter ~ 38 mm, thickness ~ 2 mm). 또한, 첨

가제가 창상치유에 미치는 영향을 비교·분석하기 위해 폴리

비닐알콜, 폴리비닐알콜/알긴산염, 폴리비닐알콜/알로에 하이드

로겔 패치를 위와 동일한 과정을 통해 각각 제조하였으며, 이

때 폴리비닐알콜, 알긴산염 및 알로에의 농도는 각 용액 내에서

용매인 초순수에 대해 각각 5 wt%, 1 wt% 및 4 wt%가 되게

하였다. 제조된 하이드로겔 패치들은 ethylene oxide (EO) gas

멸균 후 동물실험에 사용되었다.

하이드로겔 패치의 특성 분석

제조된 하이드로겔 패치의 다공 크기 및 형태 분석은

scanning electron microscopy (SEM; S-3000N, Hitachi, Japan)

을 통해 이루어졌다. 하이드로겔 패치를 약 5 × 5 mm2의 크기

로 잘라 platinum으로 진공 증착하여, 패치의 morphology를

관찰하였다.

제조된 하이드로겔 패치의 기계적 물성은 시편제조기(ASTM

D 638 type V)를 이용하여 dog-bone 형태의 인장시편을 제

작한 뒤, ultimate tensile test machine (UTM; AG-5000G,

Shimadzu, Japan)을 사용하여 crosshead 속도를 10 mm/min

으로 하여 측정하였다. 이때 사용된 시편의 두께는 약 2 mm

이었다.

또한, 하이드로겔 패치의 수분 흡수 정도를 관찰하기 위해,

하이드로겔 패치(diameter ~ 38 mm, thickness ~ 2 mm)의 초

기 무게를 측정하고(Wd), 이를 초순수(~ 40 mL)에 담궈 37oC의

incubator에 보관하였다. 하이드로겔 패치를 24시간 후에 꺼내

어 패치 표면의 물기를 조심스럽게 제거한 후 무게를 측정하

였다(Ws). 하이드로겔 패치의 수분흡수도(swelling ratio)는 다음

의 식에 의해 구하였다.

Swelling ratio (%) = (Ws− Wd)/Wd× 100

하이드로겔 패치의 창상치료 효능 평가(in vivo)

제조된 폴리비닐알콜, 폴리비닐알콜/알긴산염, 폴리비닐알콜/

알로에 및 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치의 창

상치료 효능을 비교, 평가하기 위하여 쥐(Sprague-Dawley

(SD) rat, 200 ~ 300 g)를 이용한 동물실험을 수행하였다. 쥐의

마취는 Zoletil 50 (Virbac Laboratories, France) 50 mg/kg과

xylazine hydrochloride (Rumpun, Bayer, Korea) 5 mg/kg을

복강 주사하여 시행하였다. 마취된 쥐의 등 부분의 털을 clipper

를 이용하여 제거하고 betadine과 70% 에탄올을 이용하여 소

독한 후, 지름 2 cm의 원을 쥐의 좌측 등에 표시하고 이를

따라 조심스럽게 수술용 가위를 이용하여 전층 피부를 제거하

여 결손 창상을 형성시켰다(1 defect/rat). EO gas 멸균된 하이

드로겔 패치(diameter ~ 38 mm, thickness ~ 2 mm)를 결손

창상에 적용하였으며, 패치를 창상면에 안정하게 위치시키기 위

해 탄력붕대(Coban, 3M, USA)를 이용하여 가볍게 고정하였다.

또한, 본 연구에서 제조된 패치들 외에 시중에 판매중인 멸균

된 거즈(3 × 3 cm2)를 창상면에 도입하여 대조군(control)으로

사용하였다. 창상의 도포에 사용된 시료들은 일주일에 한번 교

환해 주었으며, 창상이 치유되는 과정을 2주까지 관찰하였다.

매 주 창상이 치유되는 양상을 디지털 카메라를 이용하여 촬

영하고 창상의 크기 변화를 촬영된 사진의 이미지 분석(i-

solution, IMT Inc. Korea)을 통해 관찰하였으며, 또한 동일한

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140 박상철·오세행·이진호

Biomaterials Research 2009

기간 마다 쥐를 희생하여 창상면의 조직을 채취하고 이를 H

& E 염색을 하여 조직학적 평가를 동시에 수행하였다.

결과 및 고찰

하이드로겔 패치의 특성 분석

제조된 하이드로겔 패치의 morphology를 SEM을 통해 관찰

한 결과를 Figure 1에 나타내었다. 그림에서 보듯이, 하이드로

겔 패치는 첨가제(alginate 또는 aloe)의 도입에 상관없이 약

5 ~ 10 µm 정도의 비교적 균일한 다공이 패치 내에 존재함을

관찰할 수 있었다. 이러한 다공구조는 창상면에 존재하는 삼출

물과 접촉 시, 모세관현상16)에 의해 패치 내부로 삼출물을 즉

각적으로 유입시킬 수 있음은 물론 다공구조가 삼출물을 저장

할 수 있는 공간으로 이용될 수 있어 다량의 삼출물을 빠른

시간 내에 흡수하고 창상면에 습윤환경을 제공할 수 있는 즉,

창상치료를 효과적으로 유도할 수 있는 환경을 제공할 수 있

음을 예측할 수 있었다.

Figure 2는 첨가제(alginate 또는 aloe)에 따른 하이드로겔

패치의 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. 폴리비닐알콜

하이드로겔 패치는 약 0.065 kgf/mm2의 파단강도(fracture

strength)와 약 10%의 신장율(elongation)을 나타내었으며, 폴리

비닐알콜/알긴산염, 폴리비닐알콜/알로에 및 폴리비닐알콜/알긴

산염/알로에 하이드로겔 패치 순으로 파단강도가 다소 감소하

였으나 신장율은 증가하여 [탄성 계수(modulus)는 증가함], 첨

가제 함유에 따라 패치의 유연성이 다소 증가하였음을 확인 할

수 있었다. 이는 첨가제가 패치 내에서 일종의 가소화제 역할을

Figure 1. SEM photographs of the PVA, PVA/Alginate, PVA/Aloe and PVA/Alginate/Aloe hydrogel patches.

Figure 2. Stress-strain curves of the PVA, PVA/Alginate, PVA/Aloe andPVA/Alginate/Aloe hydrogel patches (n = 3).

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창상치료용 드레싱제로서의 알긴산염/알로에 함유 폴리비닐알콜 하이드로겔 패치 141

Vol. 13, No. 4

하기 때문인 것으로 판단되며, 모든 실험군이 창상피복재로의

응용에 적합한 강도와 유연성을 지님도 확인할 수 있었다.

제조된 하이드로겔 패치의 삼출물 흡수 정도를 관찰하기 위

해, 수용액상에서 이들의 수분 흡수도가 조사되었으며 그 결과

를 Figure 3에 나타내었다. 첨가제가 포함되지 않은 폴리비닐

알콜 하이드로겔 패치의 경우, 약 700%의 수분흡수도를 가졌

으며 알긴산염(~ 800%), 알로에(~ 1,100%), 알긴산염/알로에

(~ 1,450%)가 첨가된 순으로 하이드로겔 패치의 수분 흡수도

가 증가함을 관찰할 수 있었다. 이러한 높은 수분 흡수도는 폴

리비닐알콜, 알긴산염 및 알로에 등 고분자 자체의 친수성과

더불어 앞에서 언급한 하이드로겔 패치의 다공구조에 의해 기

인되는 예측 가능한 결과라 생각되어지며, 수분 흡수도의 차이

는 하이드로겔 패치 내 첨가제의 혼합량에 기인한 결과라 판

단된다. 또한, 팽윤된 상태의 하이드로겔 패치가 손으로 잡아

당겨서 찢어지지 않을 정도의 우수한 물성과 하이드로겔의 특

성 중 하나인 미끄러운(slippery) 표면을 지님도 관찰할 수 있었

다. 즉, 삼출물이 존재하는 창상에 적용 시 삼출물을 효과적으

로 흡수함은 물론 하이드로겔 패치의 교체 시에도 이들의 우

수한 물성과 조직에 잘 달라붙지 않는 특성에 의해 창상면에

남지 않고 손쉽게 제거될 수 있으며, 이러한 특성은 창상치료

에 매우 긍정적으로 작용하리라 사료된다.

하이드로겔 패치의 창상치료 효능 평가(in vivo)

제조된 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치의 창

상치료 효능을 평가하기 위해 쥐의 등에 지름 2 cm의 결손 창

상을 시키고 이 창상에 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에를 비롯하

여 폴리비닐알콜, 폴리비닐알콜/알긴산염, 폴리비닐알콜/알로에

하이드로겔 패치 및 시중에 판매중인 멸균된 거즈를 각각 적

용한 후 시간에 따른 창상의 크기 변화, 창상의 상태 및 이들

의 교환 용이성 등을 비교·분석하였다. Figure 4는 일정기간

마다 적용된 창상피복재를 교환하는 과정에서 관찰된 창상면의

사진을, Figure 5는 창상면을 촬영한 사진을 이미지 분석 프로

그램을 이용하여 창상의 크기변화를 수치화한 결과를 나타낸

것이다. 창상 형성 후 7일째 창상피복재를 최초로 교환하여 주

었으며, 이때 대조군으로 사용된 거즈의 경우 거즈와 창상면이

단단하게 붙어있어 이를 제거하기 위해 인위적으로 힘을 가해

Figure 3. Swelling ratio of the PVA, PVA/Alginate, PVA/Aloe and PVA/Alginate/Aloe hydrogel patches in water (37oC, 24 hrs; n = 3).

Figure 4. Gross appearance of the wound site at 0, 7 and 14 days after the initial injury on the back of SD rats.

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142 박상철·오세행·이진호

Biomaterials Research 2009

야 했으며, 이 과정에서 창상면에 형성되었던 가피가 떨어져

나가 새로운 출혈이 발생함을 관찰할 수 있었다. 이에 비해 폴

리비닐알콜을 기반으로 한 하이드로겔 패치의 경우에는 창상면

과 패치간에 특이할만한 점착없이 손쉽게 창상면으로부터 분리

됨을 확인할 수 있었다. 이는 폴리비닐알콜을 기반으로 한 하

이드로겔 패치가 창상으로부터 발생되는 출혈/삼출물을 흡수하

여 팽윤되고, 수분을 함유하는 하이드로겔 패치가 창상면에 존

재하는 조직과의 낮은 점착특성17)을 가지기 때문이라 판단된

다. 이러한 특성은 창상피복재 교환 시 야기되는 환자의 고통

을 경감시키는데 도움이 될 수 있을 것이라 판단된다. Figure

4에서 보듯이 초기 전층 피부 결손 창상의 크기가, 도입된 창

상피복재의 종류에 상관없이 시간이 지남에 따라 점차적으로

감소하여, 창상이 이상 반응 없이 치유됨을 확인할 수 있었다.

창상형성 7일 후의 관찰에서, 대조군은 이미 앞에서 언급되었

듯이 거즈의 교환에 따른 새로운 출혈 및 창상면적이 초기의

90% 정도가 감소하여 창상의 치유가 그리 빠르지 못함을 관

찰할 수 있었으나, 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패

치의 경우는 7일째 이미 창상면적이 초기의 약 40%로 감소되

었고(Figure 5), 창상면은 특이할 만한 출혈 및 삼출물 없이

깨끗한, 우수한 창상치유 거동을 보임을 관찰할 수 있었다. 폴

리비닐알콜 하이드로겔 패치의 경우, 교환 시 발생되는 출혈정

도는 감소되었으나 창상의 치유속도는 대조군과 큰 차이를 보

이지는 않았으며, 각 첨가제(알긴산염 또은 알로에)가 폴리비닐

알콜의 창상치유능을 향상시킬 수 있음도 관찰할 수 있었다.

창상 형성 14일째에서는 모든 군에서 7일에 비해 창상의 치유

가 진전되었음을 창상면의 상태 및 창상크기의 축소를 통해 확

인할 수 있었으며, 각 실험군 간의 창상치유 경향은 7일째와

유사한 결과를 나타내었다(폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 패치 >

폴리비닐알콜/알로에 패치 >폴리비닐알콜/알긴산염 패치 >폴리

비닐알콜 패치 >거즈의 순으로 우수한 창상 치유). 특히 폴리

비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치의 경우에는 창상이

정상조직에 유사할 정도로 치유됨이 관찰되었다. 폴리비닐알콜

/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치의 창상 치유과정을 보다 면

밀히 관찰하기 위해 조직학적 분석을 수행하였다. Figure 6은

창상면의 조직을 채취하고 이를 H & E 염색한 사진을 나타내

고 있다. 그림에서 보듯이, 대조군의 경우 7일 후에 육아조직의

형성이 현저하지 않았으며, 14일 후에 형성된 육아조직 역시

상처치유의 초기단계에서 관찰되는 것과 유사한 정도의 육아조

직을 형성하고 있을 뿐만 아니라 표피층 (epidermis layer)이

생성되지 못하고 있음을 관찰할 수 있었다. 이에 비해 폴리비

닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치에서는, 이미 육안관찰

을 통해 확인되었던 것처럼 창상의 크기가 시간에 따라 대조

군에 비해 현저히 감소하였으며, 육아조직의 형성/소멸이 대조

군에 비해 빠름은 물론 14일 후에 표피층이 전체 창상면에 형

성됨 즉, 우수한 창상의 치유거동을 관찰할 수 있었다. 조직에

상처가 발생되면 제일 먼저 혈관과 섬유아세포로 구성된 육아

조직이 상처 부위를 채우게 되고, 이후 이 육아조직 내에 결합

Figure 5. Change in wound size at 7 and 14 days after the initialinjury on the back of SD rats (evaluated by image analysis; n = 3).

Figure 6. Histological findings of the wound site treated with the gauze (control) and PVA/Alginate/Aloe hydrogel patch at 7 and 14 days after theinitial injury (H & E staining; *, granulation tissue; white arrow, wound size; black arrow, epidermis).

Page 6: 서론생체적합성(biocompatibility), 우수한 기계적 물성(high mechani-*책임연락저자: jhlee@hnu.kr cal properties), 높은 함수량(high water content) 및 제조

창상치료용 드레싱제로서의 알긴산염/알로에 함유 폴리비닐알콜 하이드로겔 패치 143

Vol. 13, No. 4

조직들이 서서히 채워지며, 최종적으로는 과량의 콜라겐으로 이

루어진 결합조직이 재생하게 된다.18) 즉, 육아조직의 형성/소멸

이 빠른 시간 내에 이루어짐은 창상이 그만큼 빨리 재생됨을

의미한다. 이상의 결과에서 관찰된 폴리비닐알콜/알긴산염/알로

에 하이드로겔 패치의 우수한 창상 치유능은 상처면에서 발생

되는 혈액이나 삼출물을 흡수하여 겔화되며 상처면의 습윤환경

을 유지시켜 주어 상피화를 가속시키고, 육아조직(granulation

tissue)의 형성을 증진시킬 수 있는 알긴산염과 박테리아/바이러

스의 증식 및 염증을 억제하고, 혈액의 흐름을 강화시켜 창상

의 치유를 가속화 시키는 특성15)을 가진 알로에의 상호상승작

용(synergistic effect)에 기인되는 현상이라 사료된다.

결 론

본 연구에서는 창상치유를 보다 효과적으로 유도할 것으로

기대되는 알긴산염과 알로에를 폴리비닐알코올 하이드로겔 매

트릭스에 도입하고 이들의 창상피복재로의 적용 가능성을 타진

하고자 하였다. 알긴산염과 알로에 등 첨가제가 포함한 폴리비

닐알콜 수용액은 동결/해동과정을 통해 손쉽게 하이드로겔 패

치를 제조할 수 있었으며, 제조된 폴리비닐알콜/알긴산염/알로

에 하이드로겔 패치는 창상면에서 발생되는 삼출물의 흡수와

습윤환경의 제공이 가능한 균일한 다공성 및 높은 수분흡수도,

우수한 물성을 가짐을 관찰할 수 있었다. 또한, 창상모델을 이

용한 동물실험으로부터 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로

겔 패치가 다른 실험군 (거즈 및 폴리비닐알콜, 폴리비닐알콜/

알긴산염 및 폴리비닐알콜/알로에 하이드로겔 패치)에 비해 보

다 우수한 창상 치유 효능이 있음을 확인할 수 있었다. 본 연

구에서 제조된 폴리비닐알콜/알긴산염/알로에 하이드로겔 패치

는 창상면에서 발생되는 삼출물을 효율적으로 흡수하고 창상치

료에 이상적인 습윤환경 및 창상의 치유를 가속화시키는 기능

적 특성의 제공은 물론, 창상면과 점착없이 손쉽게 교환이 가

능하므로, 창상치료를 목적으로 하는 창상피복재로 매우 유용

하게 사용될 수 있으리라 판단된다.

감사의 글

본 논문은 2009학년도 한남대학교 학술연구조성비 지원에

의해 연구되었으며 이에 감사드립니다.

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