초록 ▼

Ⅰ. 제 목 chitin/chitosan 유래 wound healing, chelate resin 및 chelate membrane 개발 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 제 1 절. 연구개발의 목적 인체유해성이 없는 고품위 chitin/chitosan을 이용한 wound healing, chelate chelate resin간의 유기적인 연관성을 갖는 종합적인 군수 및 민수용제품에 적 합한 응용기술 확립 1. wound healing 분야 - 항균성 및 상처치유특성이 우수한

Ⅰ. 제 목 chitin/chitosan 유래 wound healing, chelate resin 및 chelate membrane 개발 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 제 1 절. 연구개발의 목적 인체유해성이 없는 고품위 chitin/chitosan을 이용한 wound healing, chelate chelate resin간의 유기적인 연관성을 갖는 종합적인 군수 및 민수용제품에 적 합한 응용기술 확립 1. wound healing 분야 - 항균성 및 상처치유특성이 우수한 키틴/키토산 함유 습윤폐쇄성 드레싱재 개발 ■키틴/키토산 함유 PU Foam 및 PU Film 습윤폐쇄성 드레싱재의 제조기술 개발 ■창상치유 촉진효과 : 섬유아세포의 증식, 콜라겐 Ⅲ형의 생성, 신생혈관의 조기 생성촉진 ■낮은 항원성 및 지형효과 ■생체분해성 : 체내효소에 의해 분해 ■면역부활작용 : 마이크로퍼지 활성화능, 항체생산능, 면역조절인자(싸이토카인) 생산 ■3도화상이 4주이내 Lysozyme 양성세포 소멸 ■wound healing 최종제품에서 부작용을 일으킬 수 있는 첨가물이 함유 절대 불가. ■제조된 제품의 성능, 전임상시험: 급성독성(mouse), 세균독성, 변이원성, 항원실험, 광반응성, 아급독성실험, 피부일차자극성, 지속적 피부자극성, 안점막일차자극성, 광독성, 외피반응성, 피부흡수성 ■chitin/chitosan 원료의 분자량 : 5～15만이내 ■water soluble chitosan 분자량 : 3,000～50,000이내, 분자량분포(pd) : 1.5이하 ■chitosan의 탈아세틸화도 : 90%이상. chitin의 경우 탈아세틸화도 20%이하 ■white index : 80이상 ■군수분야에서 생화학전에서 발생하는 창상, 화상, 자상들의 치료에 사용하는 기존의 스테로이드제의 치료성능을 보완. 여타 wound healing과 달리 상처 통증의 완화 및 지혈 효과를 발휘하며 피부를 신속하게 재생시켜주며 치료속도를 촉진시킴 ■Mustard, posgenoxim, Lewisites, methyldechloroarsine등의 수포제등의 중화 및 제독 ; powder, 액체혼합물, 거즈형태 - 생체적합성 판단기술 확보 - 임상테스트 기술 확보 2. chelate resin 및 chelate membrane 분야 ■인체위해성 측면에서 유기,무기 chelating group를 가능한 한 도입하지 않고 chitin/chitosan 자체의 물리적 화학적 변형으로 성능을 발휘하게 하는 것이 바람 직함 ■고가 희유금속(Co, Cu, Pb, Cd, Cr, U)의 회수와 농축 ■chitosan은 천연고분자로서 안전성이 탁월하므로 음용수의 처리 (미량 잔류 중금속이온과 유해 chemical의 제거) ■흡착회수율 : 30분침지에서 recovery ratio 90%이상 ■흡착속도 : 100ppm(고농도 금속이온) 10분침지에서 recovery ratio 80%이상 25ppm(저농도 금속이온) 20분침지에서 recovery ratio 80%이상 package 내에서 단시간 hand shaking으로 흡착완료 ■분자량 : 5～100만이내 ■membrane 제조 : 가교 또는 비가교 membrane, 초산 solution에서 swelling ratio : 1.5～4이내 ■유해 chemical이나 중금속을 흡착하는 filter 재질로서의 사용 ■생화학전시 음용수가 오염되는 경우 음용수의 안전하고 완벽한 정수 ■생화학전 상황에서 유해 chemical과 중금속의 제독과 해독 ■chitosan chelate resin을 사용하는 야전에발 : 유기물 침강제거 뿐만 아니라 중금속을 빠른 속도로 제거(ion 교환수지보다 빠름) 제 2 절. 연구개발의 필요성 1. 기술적 측면 가. wound healing 분야 천연고분자인 chitin/chitosan으로부터 제조되는 wound healing, wound dressing, wound ointment는 기존의 합성고분자로부터 제조되는 제품과 비교할 때 극히 우수한 장점들이 제시될 수 있다. chitin/chitosan이 적용된 제품은 기존의 제품에 비해서 인체적합성이 우수하기 때문에 상처 자체의 치료효과가 월등함은 물론이고 부수적으로 합성고분자로부터 제조되는 wound healing이 보여줄 수 없는 유해 chemical과 중금속 흡착능이 커서 제독효과를 발휘할 수 있으며, 생화학전에서 발생되는 상처는 단순한 창상, 자상, 화상의 치료와는 달리 피부에 부착된 유해 물질을 효과적으로 제거해야만 상처가 치유될 수 있는데 chitin/chitosan으로부터 제조되는 wound healing은 치료와 제독작용을 동시에 발휘할 수 있다. chitin과 chitosan으로부터 유래되는 제독관련 제품은 선진국에서는 국가차원에서 연구개발이 이루어지고 있으며 미국에서는 국방성산하 육군성과 해군성에서 약 30명에 달하는 전담 연구원이 chitin/chitosan 연구에 참여하고 있다는 사실이 91년 미국의 Princeton 학회에서 밝혀진 바 있다. Wound healing 소재에 사용할 수 있는 chitin/chitosan을 극도로 순수한 chitin과 chitosan이 요구되는데 이를 만족시킬 수 있는 고순도의 biomedical grade chitin/chitosan을 제조할 수 있는 국가는 거의 없기 때문에 chitin/chitosan관련 wound healing의 제조가 지연되고 있는 상황이다. chitin/chitosan을 wound healing제로 응용하고자하는 업체의 대부분은 필요한 고순도 chitin/chitosan을 수득하기 위한 편법으로 저품위의 chitosan을 산에 용해시키고 filtering을 거치고, 산에 용해되지 않은 고형성분의 불순물을 제거하여 고순도를 얻는다는 발상을 하고 있으나 이러한 정제법으로는 고형성분만 제거할 수 있을뿐 대부분의 불순물은 그대로 chitin/chitosan속에 잔류되어 정제의 효과가 미흡함. 저품위의 정제품은 medical 분야에 응용 불가능한 상태에 달한다. Biomedical grade chitin/chitosan의 고부가가치를 창출한다는 측면과 군수용으로 생화학전에 대비하여 wound healing의 개발이 필요할 것으로 판단된다. Wound dressing의 형태로는 Foam형 및 Film형을 기본으로 친수성 PU 습윤 폐쇄성 드레싱재 (Occulsive dressing)에 키틴, 키토산의 Wound healing 특성이 발현될 수 있으며 피부재생능력을 배가시키는 새로운 항균기능의 폐쇄성 드레싱재가 개발 가능하며 고순도의 Biomedical grade 키틴, 키토산의 적용으로 적은 양을 혼합하여도 가장 효율적으로 적용할 수 있는 획기적인 wound dressingwo 생산기술을 개발할 수 있다. PU foam 및 PU film 내에 함유되어 있는 수용성 키틴, 키토산의 서방기술의 확보와 추가적으로 Wound healing 관여 additive (예, 약재, 성장인자 등)의 서방기술도 확보가 가능하며 세계적으로, 기능성 폐쇄성 드레싱재의 선발주자로 기술의 선도가 가능하고, 향후 기술적 우위를 점할 수 있다. 나. chealte resin 및 chelate membrane 분야 chelate resin 및 chelate membrane의 제조기술은 중금속의 회수와 농축, 환경오염을 제거하기 위하여 필요한 중요한 국가적 기술로 인식되고 있으며,지금까지는 chelate resin의 matrix로서 polystyrene류를 중심으로 하는 합성고분자들이 주로 사용되어 왔으나 합성고분자 matrix의 chelate resin은 금속이온의 흡착능에서 어느 한계를 넘어설 수 없을 뿐만 아니때 생분해성이 없어서 오히려 환경을 오염시킬 수?속의 회수와 농축뿐만 아니라 음용수의 고도정수 처리에 chitosan chelate resin을 아주 유용하게 사용될 수 있으며, 음용수의 고도정수 처리에서는 극히 미량으로 잔류하고 있는 중금속류와 유해 chemical을 제거하기 위하여 인체안전성이 의심되는 합성고분자 유래 chelate 화제의 흡착제는 사용될 수 없으나 생체적합성이 뛰어난 chitosan은 극히 안전한 물질이므로 안심하고 사용할 수 있는 소재로 인식된다. 음용수의 경우 활성탄을 사용함으로써 유해 chemical은 어느 정도 제거가 가능하지만 중금속의 완벽한 제거는 불가능하다는 점을 감안할 때 chitosan chelate resin의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 생화학 작전지역에서 유해 chemical과 중금속 이온의 제거가 가능하기 때문에 오염된 식수를 정상화 시킬 수 있는 휴대용 정수기로서의 개발이 가능할 것으로 판단되며, 또한 공기정화용 filter로서의 개발도 가능하며 방독면의 부가적인 충진제로 적용할 수 있다. 2. 사회적/경제적 측면 21세기 Biotechnology의 전구물질인 chitin/chitosan 관련 산업의 육성 및 촉진에 기여하는 핵심소재의 생산기술 및 관련 응용기술을 확복할 수 있게 된다. 지금까지 고부가가치 chitin/chitosan 생산기술의 미완성으로 Medical 분야의 응용이 불가능 하였으나 최근에 이르러 대한민국은 세계최고의 고품위 chitin/chitosan 생산기술 보유국으로 등장함에 따라 지금까지 난립된 chitin/chitosan 산업을 정립하고 고양시켜 국가가 추구하는 고부가가치 생명공학분야 산업발전에 이바지할 수 있게 된다. 지금까지 최근 30여년간에 걸쳐서 chitin/chitosan관련 산업분야에서는 이렇다 할만한 output이 없었고 기업의 이윤추구에도 부응하지 못하였으나 본 개발과제를 통하여 지금까지 가능성으로만 인식되어 왔던 chitin/chitosan산업분야의 무한한 잠재능이 가시화 될 것으로 예측된다. 미국 유수의 Consulting사의 예측에 의하면 21세기에는 Medical 응용분야를 제외하고는 여타 응용분야는 경쟁력이 완전히 소실될 것으로 예측하고 있으며 군수응용분야 및 Health care 분야만이 경쟁력을 유지할 것으로 예측하고 있으며 세계시장규모는 20억불이상으로 기대되고 있다. 또한 창상 치유의 개념이 건조드레싱 개념(거즈 등을 사용)에서 치유 능력이 월등히 우수한 습윤 드레싱 개념(폐쇄성 드레싱재를 사용)으로 전환하고 있고, 치유기간이 오래 걸리던 난치성 창상환자의 조속한 처치 및 관련된 처치 의사의 습윤드레싱 처치 기술의 확보와 발전이 기대된다. 드레싱 교환기간이 거즈를 사용하는 경우에 비하여 chitin/chitosan이 함유된 습윤폐쇄성 드레싱재는 기존의 제품에 비해 수배에서 십수배 이상 창면의 첨부기간이 길기 때문에 환자 및 의사의 처치 수고가 획기적으로 개선되고, 환자의 병원등 이동에 따른 시간소모 및 경제적 소모를 최소화 하는 제품으로서,향후 거즈를 대체하는 새로운 개념의 페쇄성 드레싱재 시장에서 경쟁우위를 점하고, 조기에 국산화를 이룩함으로서 수입 대체 효과뿐만이 아니라, 기술우위성에 의한 대외경쟁력과 고부가가치화로 대외 수출경쟁력을 확보할 수 있다. 3. 군사적 측면 미국방성에서는 20여년전부터 전담연구요원에 의해서 각 응용분야가 분담되어 집중적인 연구개발이 수행되고 있으나 가시적인 결과에 대하여 민간에게 기술이전을 기피하고 있는 상황이며, 미국방성의 연구개발 개념은 기존의 민간차원에서 연구되고 있는 개념과는 다른 차원에서 접근되고 있는 것으로서 한국에서도 이를 모델로 삼아 키틴, 키토산 산업이 추진되어야 할 것으로 판단된다. 우리 나라는 원료물질 확보 측면에서 세계 최고로 손색이 없으며 미국방성에서도 원료제조 및 응용기술에 대하여 깊은 관심을 보이고 있다. 이를 바탕으로 삼아 새로운 군사목적에 적합한 응용기술을 완성하고 연이어 민간에서도 기 개발된 기술을 효율적으로 사용함을 목적으로 하고 있다. 화생방 상황에서 발생하는 위급한 환자를 야전에서 신속하게 처리하여 작전의 위해요소를 제거할 수 있는 응급처치기술과 핵심 처치용구로로 활용하게 되며, 군 작전 수행에 있어, 부상에 따른 의사 처치가 기존의 거즈를 상용하는 것보다 길어지는 점과 항균기능의 추가에 따른 감염의 가능성이 대폭 감소되는 점에 따라 작전의 기동성 및 수월성이 획기적으로 개선될 수 있다. 위급한 응급처치가 필요한 부상자의 입장에서 상처 처치 및 치유을 신속하게 처리하고 2차감염을 차단할 수 있는 항균성이 확보됨에 따라 긴급처치와 자가처치가 수월해지게 되고, 군의관의 입장에서는 처치시간을 대폭 줄일 수 있기 때문에 많은 부상자들을 소수의 군의관이 효율적 신속하게 조기에 처치할 수가 있다. Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 Wound Heaing용 chitin/chitosan 소재개발 - chitin/chitosan 원료특성화, 생체적합성 biomedical grade 분자량별 chitosan 제조 - 분자량 10,000～50,000이하인 water soluble chitosan의 개발 - wound healing용 chitin/chitosan 원료 제조 및 섬유화기술 개발 ■ 분자량 5～15만(Biomedical grade), Pb;2이하, DD;95%이상, white index 80이상 ■Biomedical grade chitin/chitosan의 wound healing제, wound dressing제 연구 - 분자량 10,000～50,000이하인 water soluble chitosan의 개발 : 개발된 Medifoam에 적용, chitosan이 갖는 지혈, 상처수복 및 피부재생능이 발현되는 wound dressing 제품으로 가시화 되었으며, 반복적인 임상실험을 진행 - wound healing용 chitin/chitosan 원료 및 섬유화: ■biomedical grade chitosan의 섬유화 ■chitosan 섬유, chitosan web 형성기술, nonwoven 제조 : 분자량 15만, DD 96%, Pd : 2이하 분자량 25만, DD 98%, Pd : 2이하 분자량 65만, DD 96%, Pd : 2이하 습윤드래싱재로 일차 개발이 진행된 Medifoam 7종, Epicare 4종 제품의 핵심 기재로 사용되는 친수성 Polyurethane Foam Type Dressing재를 개발완료하여 목표치를 상회하는 우수한 임상실험 결과를 얻고 있으며, 본 과제와 병용하여 연구결과 개발되고 있는 탈아세틸화도 95%이상, Mw 10,000～200,000, Pd 1.2～2이하의 Biomedical Grade chitosan이 일차로 개발완료 되었다. Biomedical Grade chitin/chitosan이 갖는 지혈, 상처수복촉진능, 피부재생능과 항균기능이 복합되는 wound dressing 제품의 일부를 응용연구단계에서 개발되었다. chitin/chitosan 원료특성화 및 분자량 제어기술의 연구로 생체적합성이 우수한 다양한 grade의 biomedical chitin/chitosan의 응용연구단계에 적합하게 개발되었으며, 이를 wound dressing용으로 사용목적에 적합하게 개질하여 wound dressing 시제품 제조하여 임상실험 결과를 얻고 있으며 다양한 사용목적에 적합한 기능성을 발현할 수 있도록 연구개발을 진행하였다. wound healing 연구결과물 : Medifoam 7종, Epicare 4종 chelate resin 소재개발 - chitin/chitosan chelate resin 개발 : Flake type, Powder type ■금속흡착능과 흡착속도 측정하였으며 고가 희유금속(Co, Cu, Pb, Cd, Cr)의 신속한 흡착제거 결과를 얻음 - chitin/chitosan chelate resin 개발 ■flake상, nonwoven fabric을 matrix로 하는 chelate resin ■금속흡착능과 흡착속도 측정 : 희유금속(Co, Cu, Pb, Cd, Cr, U)의 흡착회수 ■분자량제어; 5～65만, Swelling ratio : 1.5～4, Pb;1.3-2, white index 80이상 chitosan powder의 금속이온 흡착능 Cu : 5분(92%), 60분(99.7%) pH4, 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) 5분(99.3%), 60분(100%) pH7 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) Cr : 5분(89.6%), 60분(97.4%) pH4 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) Cd : 5분(67.5%), 60분(89.8%) pH4 농도100ppm(chitosan 02g/20ml) 5분(96.4%), 60분(98.2%) pH7 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) Pb : 5분(36.0%), 60분(44.8%) pH4 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) 5분(84.4%), 60분(96.2%) pH7 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) chitosan nonwoven fabrics의 금속이온 흡착능 Cu : 5분(97.1%), 60분(99.9%) pH4, 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) 5분(99.2%), 60분(99.9%) pH7 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) Cr : 5분(60.2%), 60분(68.6%) pH4 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) Cd : 5분(61.1%), 60분(82.8%) pH4 농도100ppm(chitosan 02g/20ml) 5분(94.0%), 60분(98.2%) pH7 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) Pb : 5분(46.7%), 60분(54.6%) pH4 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) 5분(100%), 60분(100%) pH7 농도5ppm(chitosan 02g/20ml) 친수성 Polyurethane Foam Type Dressing재(Medifoam 7종, Epicare 4종)를 화상환자들에 적용한 한강성심병원의 임상학적 소견은 유사기능을 갖는 외국제품보다 월등히 우수한 것으로 결과통보를 받은바 있으며, 지혈, 상처수복 및 피부재생능이 우수한 chitosan을 함유한 wound dressing재는 현재 서울대 임상연구소에서 임상실험이 진행중에 있고, 예비시험결과 chitosan이 사용된 최종제품은 모든 상처에 적용을 확대할 수 있는 제품으로 평가되고 있다. 특히 chitosan이 갖는 항균기능이 wound dressing 제품에서 발현되도록 한 제품은 환자의 감염성이 높은 화상, 욕창, 궤양성 창상등에 우수한 효과의 발현이 기대됨. 이러한 제품은 군수용으로 적용할 때 화생방 상황등의 긴급상황에서 현장에서 즉시 처치할 수 있는 기능을 갖는 제품으로 의사처치의 수고를 감소시킬 수 있으며, 이는 기동성이 요구되는 군작전의 효율성 제고에 기여하고 환자의 처치에 획기적인 질적 향상이 기대되는 제품으로 인식됨. Ⅳ. 연구개발 결과 - 연구성과가 조기에 가시화되어 상용화가 이루어지면 참여업체에서는 높은 부가가치를 갖는 화상 및 창상치료제 분야에서 독보적인 기능성을 갖는 제품제조와 관련된 전반 적인 기술을 확보하게 됨 - 개발된 제품은 민수 및 군수용으로 우수한 응용성을 발현시킬 수 있음 - 참여업체에서 요구하는 다양한 품위의 chitin/chitosan를 개발하여 wound healing제 품 개발에 필요한 완벽한 물성으로 제품개발의 가시화에 접근. - chitosan flake의 금속흡착회수율과 회수능이 우수한 chelate resin을 개발 - 화상, 창상치료분야에 획기적인 제품개발을 기대. - chitosan flake는 수처리장치와 복합사용으로 기능을 배가시킬 수 있는 chelate resin으로 최종 제품에 이룰 수 있음. ■ 민수분야 생체적합성이 탁월한 chitin/chitosan을 기존의 소재와 단독 또는 복합화하여 개발중인 wound dressing제로 개발 - 심달성 2도 이상의 화상, 욕창 및 하퇴궤양 등에 전용으로 사용 할 수 있는 Dressing재로 개발되어 경쟁력 있는 wound healing 제품생산 기술을 확보 - Infection된 wound에 생성되는 농 및 혈액 등을 흡수하면서 일정 압력이 가해져도 자가치유능력(Retension 능력)을 가지고 있는 Dressing재를 개발 생산기술을 확보 - Flexibility가 우수하여 굴곡이 있는 wound 및 cavity Wound에 사용 가능한 wound dressing재 - Dressing에 Debridment(Autolytic Debridment)능력을 부여한 제품 개발에 적용생산 .심달성 2도 이상의 화상, 욕창, 하퇴궤양 등의 경우 대부분의 조직이 괴사된 상태에 사용 가능 .Hydrophilic Agent를 다량으로 함유시켜 DDS 기능 발현 제품 : Sodium Alginate, Carboxymethyl Cellulose(CMC)등 함유 . pH를 낮춰 주는(완충작용을 하는) Hydrophilic Agent 첨가제품 : Karaya Gum, Cutis유래의 Pectin 첨가 제품 - 환부에 고착되지 않는 Dressing재의 개발 .기존에 사용되고 있는 거즈 Dressing재와의 차별화 .Wound Healing 속도조절 기능제품 - 항균제를 다량 함유시켜 초기의 Infection된 Wound의 청정화와 일정기간 일정농도로 항균제를 방출시켜 Bacteria로부터 창면을 보호하는 기능 부여. .Chitin/Chitosan 첨가제품(복합제품) : (1) 분자량 5만정도의 수용성 Chitin(Wound Healing 촉진효과) (2) 분자량 1～10만 정도의 Chitosan(항균효과)을 혼합 첨가하여 사용 .Bacteria를 사멸은 물론 신생세포, 상재세포 등 모든 세포에 독성을 가하는 기존 항 균제 사용제품 . Chitin/Chitosan : 세균 및 세포에 대하여 특정하게 작용하여 세균은 사멸시키지만 신생세포니 상재세포는 손상을 주지 않고 오히려 성장을 촉진시키는 작용과 욕창등 의 궤사 조직치료에 탁월한 효과가 기대되는 제품 개발 - chitin과 chitosan 관련 산업을 활성화 시키고 고부가가치화 시킬 수 있는 계기 마련 - chitosan chelate를 단독 혹은 복합하여 음용수의 처리와 화생방 긴급상황에서 신속 하게 음용수를 처리하는 chelate filter 및 이를 사용한 연속처리 system 개발 ■ 군수분야 - 생화학전으로 유발된 유해 chemical이나 중금속으로 오염된 자상, 창상, 화상에 대처 할 수 있는 치료제 개발 - 개발과정에서 부수적으로 chitosan을 이용하는 화생방물질의 제독/해독기술의 확보 및 제품화(wound healing 제품 개발과정에서 수득되는 Know-how는 화학물질 해독 및 제독에 응용) - 생화학전에서 오염된 지역에서 음용수의 신속한 처리 : 휴대용 야전음용수 처리 kit (housing 자체가 아니고 정수를 가능케 하는 chelate 화제가 중심) - 화생방 상황에서 발생하는 인체위해성 희유금속의 제거 - 군복의 기능화에 응용(향균방취, 유해 chemical 흡착방지 및 제거, 인체보호) - 민수이외에 군수요자가 요구하는 군수 특유의 분야와 접목 - 국내 고유기술로 확보하는 독자기술 - 생화학전 상태에서 유해 chemical과 중금속의 제독 및 제거 - 유해 chemical 흡착 filter 개발 ■ 경제적 측면 - 21세기 Biotechnology 전구물질인 chitin/chitosan 관련 산업의 육성 및 촉진에 기여 - 지금까지 고부가가치 chitin/chitosan 생??능하였으나 본 연구개발을 거치면서 우리나라는 세계최고의 고품위 Medical grade chitin/chitosan 생산기술 보유국으로 지금까지 난립된 chitin/chitosan 산업 을 정립하고 고양시켜 국가가 추구하는 고부가가치 생명공학분야 산업발전에 이바지 - 지금까지 최근 30여년간에 걸쳐서 chitin/chitosan관련 산업분야에서는 연구성과가 미흡하였던 분야를 본 개발과제를 통하여 가능성만 인식하던 chitin/chitosan 산업분 야의 무한한 잠재능을 가시화시키는 계기가 됨. Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 응용단계의 연구결과를 기반으로 폐쇄성 Dressing용으로 개발되고 있는 다층구조로 다공성을 갖는 발포 PU sheet와 특정화된 chitin/chitosan 또는 oligosaccharide를 복합하여 상처치유능 및 회복능을 갖는 wound dressing, wound healing제 및 연고로 제품생산. Activated carbon fiber와 chelate resin이 기능적으로 상호보완하는 정수 system 개발 또는 교체가능한 cartridge filter제품을 개발 기존 정수기에 간단히 설치하여 사용할 수 있게 함.

Abstract ▼

Chitosan, the bio-material derived from chitin by de-acetylation, is enlarging its application in medical, agricultural, food related, textile related, cosmetic and environmental industry. Recently, the uses of bio-medical material are highly increased that. To achieve pertinent grade molecular weig

Chitosan, the bio-material derived from chitin by de-acetylation, is enlarging its application in medical, agricultural, food related, textile related, cosmetic and environmental industry. Recently, the uses of bio-medical material are highly increased that. To achieve pertinent grade molecular weight of bio-medical grade chitosan, the purity for chitin/chitosan has to be very carefully considered. Molecular weights, degree of deacetylation, Whiteness Index are the most important and effective facts for manufacturing of pure, and high quality chitosan. In this study, from the different raw materials of the crustacean■Chioroecetes opilio, Metapenaeus joyneri, Solenocera prominentis■three kinds of chitosan were made by several methods. The decalcified crustacean were obtained by 2～6N HCl aqueous solution. Chitin was obtained by removal of protein using 5％ NaOH aqueous solution. Chitosan was obtained by deacetylating the chitin with 40％ NaOH aqueoues solution and -40～40■ treated temperature and degree of deacetylation. Molecular weights of chitosan was determined by GPC(Gel Permeation Chromatography) manufactured Viscotek Co. Chitosan is determined by number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight(Mw), polydispersity(Pd). WI(Whiteness index) values were determined by Minolta Chroma Meter CR 200 model colourimeter. It is discovered that there are correlations for change of molecular weights and whiteness of chitosan. 1. N, significant discrepancies were observed on the gabs chitosan from three different raw materials. However, the gains of chitosan was about 20％ for crab shell, Metapenaeus joyneri shell, 16～17％ for Solenocera prominentis shell. 2. When HCl treatment was performed to remove calcium carbonate component from shell, protein component was also removed unintentionally in Metapenaeus joyneri shell, and Solenocera prominentis shell. This fact explains why chitosan with different molecular weights are obtained from Metapenaeus joyneri shell and Solenocera prominentis shell under same HCl treatment conditions. 3. Chitosan with small distribution of Pd(polispersity) is obtained from crab shell because its Pd values is maintained at 1.1～1.5 regardless of HCl treatment conditions. 4. In case of Metapenaeus joyneri shell, HCl treatment for removing calcium carbonate of shells removes protein component unintentionally, and therefore degrades the ability of removing calcium carbonate. 5. Chitin and chitosan with very good quality can be obtained from Solenocera prominentis shell since its extracted chitosan has very large molecular weight and very small Pd value. 6. The HCl treatment condition for chitosan with maximum molecular weight on each materials are as follows. There are the best condition to achieve maximum molecular weight. Chioroecetes opilio ■ -20■, 2N, 6～14.5 hrs HCl treatment, Mw 1,200,000 Metapenaeus joyneri ■ 0■, 2N, 9～20 hrs HCl treatment, Mw 1,400,000 Solenocera prominentis ■ -20■, 6N, 6～14.5 hrs HCl treatment, Mw 1,900,000 0■, 2N, 6～14 hrs HCl treatment, Mw 1,900,000 Selective adsorption ability of chelate resin is superior to ion exchange resin because regand with unshared pair of electrons in its molecular structure effects on chelating formation with metal ion. However, its adsorption rate towards metal ion is lower. Therefore, if adsorption rate can be enhanced, it can be shown that disadvantage of chelate resin nearly is solved. Chitin and chitosan which are one of the most abundant biomass have been widely studied such as biodegradable chelate resin. Structural stabilaty of chitin which is arised from its strong micelle formation ability effects on its chemical reactivity and metal ion adsorption ability. On the other hand chitosan, polymer derived from chitin by a process called deacetylation, itself has exellent adsorption ability. During the last two decades for the purpose of further improving its selective adsorption ability, various types of derivatives have been studied. In this study chitosan was characterised by various treatment condition of HCl to investigate the effects when chitosan itself is used chelate resin. Chitosan was prepared with different charaterization process, following change of the treatment conditions(reaction time(2～8Hrs), reaction temperature(10～40■), concentration of HCl(2～3N)). Chitosan yielded in this method was measured the molecular weight and the degree of deacetylation. Size of chitosan molecular weight by obtaining according to the change of treatment condition is not subjected to effect on reaction temperature. Thus, if concentration of HCl is in the range of 2～3N and reaction time is limited to 5Hrs, chitosan of extremely high molecular weight(about 0.8～1.0 million) is yield. Degree of deacetylation of chitosan was appeared to increase when the treatment condition of HCl was under the low temperature(10～20■) than high temperature(30～40■). Metal ion adsorption ability of chitosan bead was measured in three kinds of metal ion(Cu, Cd, Cr), and chitosan fiber, its surface much wider than chitosan bead, was also measured in the same method to compare their adsorption behavior arised from chitosan formation type. Recovery ratio(%) all types of chitosan bead towards all metal ion was up to 60～80 into 10minutes and it was taken 120minutes to obtain 100% recovery ratio of chitosan bead towards three types of metal ion. In the case of same weight chitosan fiber, recovery ratio(%) towards Cu and Cr metal ion was up to 100 and recovery ratio(%) towards Cd metal ion was up to 80 into 10minutes after adsorption reaction start. Thus, adsorption of the chitosan fiber is more exellent than one of the chitosan bead. Occording to the data obtained from above experiments, the adsorption behaviour of chitosan towards metal ion depends on its degree of deacetylation than size of molecular weight

목차 Contents

• 제1장 서론...29
• 제1절 연구개발의 목적...29
• 제2절 연구개발의 필요성...31
• 제3절 연구개발 범위...35
• 제2장 국내외 기술개발 현황...36
• 제1절 국내 기술개발 현황...36
• 제2절 국외 기술개발 현황...38
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...40
• 제1부...42
• 요약문...44
• 제1장 서 론...46
• 제1절 갑각의 근원에 따른chitin/chitosan특성의 차이...47
• 제2절 잔류불순물의 함량...55
• 제3절Chitosan분자량의 영향...60
• 제4절Chitosan의 탈아세틸화도...65
• 제5절 저품위chitosan정제방법의 문제점...68
• 제2장 실 험 방 법...74
• 제1절 실온범위에서 홍게 갑각으로부터chitosan의 추출...74
• 제2절 0℃이하의 저온온도범위에서 홍게갑각으로부터chitosan의 제조...76
• 제3절 중하(Metapenaeusjoyneri)갑각으로부터chitosan의 추출...77
• 제4절 대롱수염새우(Solenoceraprominentis)갑각으로부터chitosan의 추출...79
• 제5절Chitosan의 탈아세틸화도 측정...80
• 제6절Chitosan의 분자량 측정...80
• 제7절Chitin과chitosan의 잔류불순물 함량 측정...81
• 제8절Chitosan의 백도측정...81
• 제3장 실험결과 및 고찰...82
• 제1절 실온에서 홍게갑각으로부터chitosan의 추출...82
• 제2절 0℃ 이하의 저온에서 홍게갑각으로부터chitosan의 추출...94
• 제3절 중하갑각으로부터chitosan의 추출...103
• 제4절 대롱수염새우갑각으로부터chitosan의 추출...122
• 제4장 결 론...140
• 제2부...146
• 제1장 서 론...148
• 제2장 실 험...151
• 제1절 시료 및 시약...151
• 제2절 측정 및 분석...152
• 제3장 실험결과 및 고찰...154
• 제1절 Chitosan의 탈아세틸화도 분석...154
• 제2절 Chitosan의 점도 분석...155
• 제3절 Chitosan의 분자량 측정...156
• 제4절 AA에 의한 금속이온 흡착능 분석...162
• 제4장 결 론...140
• 제3부...186
• 제1장 서 론...188
• 제2장 실 험...190
• 제1절 흡수도 측정...190
• 제2절 투습도 측정...190
• 제3절Chitin/chitosanReleaseTest...190
• 제4절 용출액의pH측정 테스트...191
• 제5절 세포독성 테스트...191
• 제6절 항균력 테스트...192
• 제7절 Chitosan에 대한 서울시약청의 자료...195
• 제3장 결 과...196
• 제1절Chitin/chitosan함유PolyurethaneFoamTypeDressing재의 흡수도%및 투습도 측정결과...196
• 제2절Chitin/ChitosanReleaseTest...196
• 제3절 용출액의pH측정 테스트...197
• 제4절 세포독성 테스트...198
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...201
• 제1절 연구개발 목표달성도...201
• 제2절 대외기여도...203
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...205
• 제6장 참고문헌...207