用于制备人造皮肤的包含纤维状聚合物的组合物及使用其制备人造皮肤的方法与流程

本发明涉及一种用于制备人造皮肤的包含纤维状聚合物的组合物及使用其制备人造皮肤的方法，且更尤其涉及一种能够在低温下在短时间内形成人造皮肤的组合物及使用其制备人造皮肤的方法。

背景技术：

目前，与人造皮肤相关的技术已在诸如生物学和医学、电疗学和电子学以及机器人技术等许多行业中引起了广泛的关注。特别地，难以估计在医学和美容领域(例如用于由烧伤和溃疡损伤的皮肤的治疗剂，药物和化妆品的载体以及赋予衰老的皮肤弹性的功能性产品)的适用性。

现有技术文献

(专利文献1)韩国专利第10-0861980号。

(专利文献2)韩国专利公开第10-2009-0119878号。

技术实现要素：

[技术问题]

因此，本发明的一个目的是提供一种当施加于皮肤上时能够在低温下在短时间内形成人造皮肤的组合物及使用其制备人造皮肤的方法。

因此，本发明的另一个目的是提供一种能够形成具有优异物理性能(例如拉伸强度)的人造皮肤的组合物及使用其制备人造皮肤的方法。

本发明的目的不限于上文所述那些。从以下描述中将清楚地理解本发明的目的，并且本发明的目的可以通过权利要求中限定的手段及其组合来实现。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，上述和其他目的可以通过提供一种用于制备人造皮肤的组合物来实现，所述组合物包含：第一组合物，其包含包括具有由下式1表示的重复单元的骨架和乙烯基端基的第一化合物、纤维状聚合物和溶剂；和第二组合物，其包含包括具有由下式1表示的重复单元的骨架和氢端基的第二化合物、催化剂和溶剂：

[式1]

其中n为0-10,000的摩尔比。

第一组合物可包含15-30wt％的第一化合物、1-10wt％的纤维状聚合物和余量的溶剂。

第二组合物可包含15-30wt％的第二化合物、0.01-1.00wt％的催化剂和余量的溶剂。

第一化合物可由下式2表示：

[式2]

其中n为0-10,000。

第二化合物可由下式3表示：

[式3]

其中n为0-10,000。

所述纤维状聚合物可以选自纤维素、羧甲基纤维素、果胶、右旋糖、纤维蛋白、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、及其组合。

所述纤维状聚合物的长度可为100-500nm。

催化剂可以选自铂(pt)催化剂、铷催化剂、及其组合。

第一组合物和第二组合物可以进一步包含选自以下的添加剂：螯合剂、乳化剂、ph调节剂、防腐剂、皮肤调理剂、湿润剂、芳香剂、及其组合。

根据另一方面，提供了一种制备人造皮肤的方法，其包括：向皮肤提供第一组合物；提供第二组合物以与第一组合物混合；和对混合物施加热以使第一化合物与第二化合物反应。

根据另一方面，提供了一种制备人造皮肤的方法，其包括：向皮肤提供第二组合物；提供第一组合物以与第二组合物混合；和对混合物施加热以使第一化合物与第二化合物反应。

可以施加于皮肤上的方式提供第一组合物和第二组合物或在与皮肤接触的薄片中提供第一组合物和第二组合物。

第一化合物和第二化合物可通过硅氢化反应交联以形成人造皮肤的薄膜，并且纤维状聚合物可以分布在人造皮肤的薄膜中。

可通过皮肤的热量来施加热。

根据本发明的一个实施方式，当施加25-30℃的热时，可以在200秒或更短的时间内形成人造皮肤。

根据本发明的一个实施方式，当施加30-35℃的热时，可以在180秒或更短的时间内形成人造皮肤。

根据本发明的一个实施方式，当施加35-40℃的热时，可以在160秒或更短的时间内形成人造皮肤。

[有益效果]

当使用本发明的用于制备人造皮肤的组合物时，可以在低温下在短时间内形成人造皮肤。

此外，当使用本发明的用于制备人造皮肤的组合物时，可以形成具有优异物理性能(例如拉伸强度)的人造皮肤。

本发明的效果不限于上文所述那些。应当理解，本发明的效果包括可以从本发明的描述中推断出的所有效果。

[附图简要说明]

图1示出了根据本发明实施方案形成的人造皮肤的拉伸强度的测量结果。

[最佳方式]

通过参考附图，从下面的优选实施方案中将清楚地理解上文所述目的以及本发明的其他目的、特征和益处。然而，本发明不限于这些实施方案，并且可以不同的形式实施。这些实施方案仅是为了提供对所公开的上下文的透彻和完整的理解，并足以让本领域技术人员知道本发明的技术概念。

在整个附图说明中，相似的数字表示相似的元素。在附图中，为了清楚起见，放大了结构的尺寸。将理解，尽管在本文中可以使用术语“第一”，“第二”等来描述各种元素，但是不应视为这些元素受这些术语的限制，这些术语仅用于将一个元素与另一元素区分开。例如，在本发明定义的范围内，“第一”元素可以被称为“第二”元素，类似地，“第二”元素可以被称为“第一”元素。除非上下文另外明确指出，否则单数形式也旨在包括复数形式。

将进一步理解，在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“具有”明确说明存在所述特征、整数、步骤、操作、元素、组分或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组分或其组合。另外，应理解，当一元素(例如层、膜、区域或基材)被称为在另一元素“上”时，其可以直接在另一元素上，或者也可以存在中间元素。还应理解，当一元素(例如层、膜、区域或基材)被称为在另一元素“之下”时，其可以直接在另一元素之下，或者也可以存在中间元素。

如本文所用，术语“人造皮肤”是指人工制造的皮肤，其外观、手感和质地与实际皮肤尽可能相似，即，以相同或相似方式展示实际皮肤物理特性的薄膜。然而，这并不意味通过培养活体组织、细胞等所生产的薄膜，而是使用诸如聚合物材料所制造的薄膜。

另外，“用于制备人造皮肤的组合物”是指当施加于人体时可形成人造皮肤的组合物。

根据本发明实施方案的用于制备人造皮肤的组合物包含：第一组合物，其包括第一化合物、纤维状聚合物和溶剂；和第二组合物，其包括第二化合物、催化剂和溶剂。第一组合物和第二组合物可以进一步包括选自以下的添加剂：螯合剂、乳化剂、ph调节剂、防腐剂、皮肤调理剂、湿润剂、芳香剂、及其组合。

第一组合物包含包括具有由下式1表示的重复单元的骨架和乙烯基端基的第一化合物、纤维状聚合物和溶剂：

[式1]

其中n为0-10,000的摩尔比。

第一化合物为通过与第二化合物的特定交联反应形成人造皮肤薄膜的成分。特别地，第一化合物可为下式2的化合物：

[式2]

其中n为0-10,000，或0-8,000，或0-6,000。

特别地，第一化合物的粘度可为0.1-5,000,000cp。

纤维状聚合物改善了人造皮肤的物理性能，例如其拉伸强度，且缩短了其形成时间。

纤维状聚合物优选为选自以下的天然聚合物：纤维素、羧甲基纤维素、果胶、右旋糖、纤维蛋白、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、及其组合。

另外，纤维状聚合物优选具有纳米级尺寸。例如，纤维状聚合物的直径为0.1-1,000nm，长度为100-500nm。当纤维状聚合物的直径和长度在这些数值范围内时，可以形成耐久性改善的人造皮肤薄膜。当直径和长度较小时，人造皮肤的物理性能的改善程度可能不明显，而当直径和长度过大时，第一化合物和第二化合物可能不能很好地交联，因此可能无法形成薄膜。

特别地，纤维状聚合物最优选为纳米级纤维素，其为无毒生物相容性材料且具有减轻伤口部位疼痛和细菌感染以及有效的皮肤再生功效的特定效果，因此适用于人造皮肤。

第二组合物包含包括具有由式1表示的重复单元的骨架和氢端基的第二化合物、催化剂和溶剂。

第二化合物为通过与第一化合物的交联反应形成人造皮肤薄膜的成分。特别地，第二化合物可为下式3的化合物：

[式3]

其中n为0-10,000。

特别地，第二化合物的粘度可为0.1-5,000,000cp。

催化剂为促进第一化合物和第二化合物交联的成分，使得即使在低温下也可以在短时间内形成人造皮肤。

催化剂可以选自铂(pt)催化剂、铷(rb)催化剂、及其组合。然而，优选使用铂催化剂，因为当使用铂催化剂时，增加反应速率的效果更好。

可以使用任何溶剂而没有特别限制，只要其可以稀释第一化合物、第二化合物、纤维状聚合物、催化剂等即可，且可以例如选自水、醇、甘油、及其组合。第一组合物包含15-30wt％的第一化合物、1-10wt％的纤维状聚合物和余量溶剂。

当纤维状聚合物的含量小于1wt％时，由于所使用的量太少，物理性能(例如拉伸强度)的改善程度可能不明显。同时，当纤维状聚合物的含量超过10wt％时，人造皮肤的柔韧性可能降低且拉伸强度可能会相当劣化。

第二组合物包含15-30wt％的第二化合物、0.01-1.00wt％的催化剂和余量的溶剂。

当第二化合物的含量小于15wt％时，能够与第一化合物交联的第二化合物的量较少，因此可能无法形成人造皮肤薄膜。当催化剂的含量小于0.01wt％时，第一化合物与第二化合物的反应可能不会发生，且当催化剂的含量超过1.00wt％时，相对于所添加的量，增加反应速率的效果可能不明显。

根据本发明实施方案的用于制备人造皮肤的组合物可以进一步包含选自以下的添加剂：螯合剂、乳化剂、ph调节剂、防腐剂、皮肤调理剂、湿润剂、芳香剂、及其组合。所述添加剂可以包含在第一组合物和/或第二组合物中。

螯合剂为阻断金属离子(其可以掺入第一组合物和/或第二组合物中)活性的成分，其可为乙二胺四乙酸酯(edta)，但不限于此，且其含量可为0.02-0.1wt％。

乳化剂为用于均匀混合第一组合物与第二组合物的成分，其可为tr-1(丙烯酸酯类/c10-30烷基丙烯酸酯交联聚合物)，但不限于此，且其含量可为0.2-0.5wt％。

ph调节剂为控制ph以引发第一组合物与第二组合物之间的交联反应的成分，其可为氨丁三醇，但不限于此，且其含量可为0.15-0.5wt％。

防腐剂为用于长期保存第一组合物和/或第二组合物的成分，可为苯氧乙醇，但不限于此，且其含量可为0.4-1wt％。

皮肤调理剂为用于恢复皮肤柔韧性的成分，可为乙基己基甘油，但不限于此，且其含量可为0.1-0.5wt％。

润湿剂(保湿剂)为增加皮肤表层的水分保留的成分，可为甘油，但不限于此，其含量可为5.0-8.0wt％。

根据需要，芳香剂可为各种芳香剂中的任何一种，且其含量可为0.2-1wt％。

根据本发明的一个实施方案的制备人造皮肤的方法包括：向皮肤提供第一组合物；提供第二组合物以与第一组合物混合；和对混合物施加热以使第一化合物与第二化合物反应。

此后，为了描述方便，以下描述基于在向皮肤提供第一组合物之后提供第二组合物的方法。然而，本发明不限于此，而是包括向皮肤提供第二组合物然后向其提供第一组合物的方法也应被视为本发明的实施方案。

首先，向皮肤提供第一组合物可意指将第一组合物直接施加于皮肤上或将第一组合物施加于另一基材(例如与皮肤接触的薄片)上。然而，第一组合物也可以通过将基材(例如浸渍有第一组合物的薄片)粘附到皮肤的方法而不是施加方法来提供。

提供第二组合物以与第一组合物混合可意指将第二组合物施加于其上施加有第一组合物的皮肤上，或施加于另一基材(例如与皮肤接触的薄片)上。然而，第二组合物也可以通过将基材(例如浸渍有第二组合物的薄片)粘附到皮肤的方法来提供。另外，第二组合物不必一定要施加于其上施加有第一组合物的皮肤上，而是也可以是在将第二组合物施加于其上施加有第一组合物的表面的周边之后混合第二组合物的方法。

如上所述在将第一组合物与第二组合物混合之后，可以对混合物施加热以使第一化合物与第二化合物反应，从而形成人造皮肤。

特别地，由于混合物包括第一化合物、第二化合物和催化剂，因此当对其施加热时，发生硅氢化反应，如下式4所示，且第一化合物和第二化合物交联以形成人造皮肤。即，当在第一化合物的乙烯基端基和第二化合物的氢端基之间发生硅氢化反应时，第一化合物和第二化合物交联。

[式4]

另外，由于混合物包含纤维状聚合物，因此当第一化合物和第二化合物如式4所示交联以形成人造皮肤薄膜时，纤维状聚合物分布在薄膜中，从而改善人造皮肤的物理性能，例如拉伸强度。

施加热以引起硅氢化的方法没有特别限制，例如，可以施加其上施加有第一组合物和第二组合物的皮肤的热。

即使在诸如皮肤的温度范围的低温下，也可以在短时间内形成根据本发明实施方案的人造皮肤，这将从以下实施例中清楚地看出。

[本发明的具体实施方案]

此后，将参考实施例和比较例更详细地描述本发明。然而，提供以下实施例仅用于举例说明，而不应解释为限制本发明的范围。

制备第一组合物

根据下表1所示的组成制备第一组合物。特别地，将所有第一化合物、纤维状聚合物和添加剂都加入溶剂中，然后搅拌直至其完全溶解。

制备第二组合物

根据下表1所示的组成制备第二组合物。特别地，将所有第二化合物、催化剂和添加剂都加入溶剂中，然后搅拌直至其完全溶解。

表1

在表1中，注释1)edta2na，daebongls有限公司

注释2)乙烯基聚二甲基硅氧烷，分子量10,000g/mol，粘度160,000cp，kcc公司

注释3)氢聚二甲基硅氧烷，分子量10,000g/mol，粘度160,000cp，kcc公司

注释4)铂催化剂

注释5)tr-1，lubrizol公司

注释6)氨丁三醇，atlab公司

注释7)苯氧乙醇，galaxy公司

注释8)乙基己基甘油，schuelke&mair公司

注释9)甘油，acidchem有限公司

注释10)直径约10nm和长度约10nm的纤维素纳米纤维，自行合成的

人造皮肤的形成

将第一组合物施加于温度保持恒定的基材上。将第二组合物施加于其上施加有第一组合物的表面上。在将第一组合物和第二组合物以恒定速度涂抹以均匀混合第一组合物和第二组合物以形成人造皮肤的同时，将表2所示温度的热施加到混合物上。测量直到肉眼可见形成人造皮肤为止的时间。

表2

从表2中可以看出，当通过交联第一化合物和第二化合物形成人造皮肤时，在25-40℃的低温下在约220秒或更少的极短时间内形成人造皮肤。

尤其地，在本发明的一个实施方案中，在包括1-10wt％纤维状聚合物的实施例1-5的情况下，本发明的一个实施方案中，可以看出人造皮肤的形成时间进一步缩短。特别地，当施加25-30℃的热时，在200秒或更短的时间内形成人造皮肤，当施加30-35℃的热时，在少于180秒的时间内形成人造皮肤，而当施加35-40℃的热时，在少于160秒的时间内形成人造皮肤。

测量薄膜强度

测量通过上述方法形成的人造皮肤的拉伸强度。特别地，使用拉压试验机(universaltestingmachine，instron，4485tic960203-97b1a)在0℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和80℃的温度下测量拉伸强度。结果示于图1中。

如图1所示，如在本发明的实施方案中，包括1-10wt％的纤维状聚合物的实施例1-5的拉伸强度显著高于比不包括纤维状聚合物的比较例1，因此具有适合用作人造皮肤的耐久性。

尽管上文已经详细描述了本发明的实验实例和实施例，但是本发明的范围不限于实验实例和实施例，并且本领域技术人员使用在所附权利要求书中定义的本发明的基本概念进行的各种改动和改进也落入本发明的范围内。