하이드로겔은 다량의 물을 함유할 수 있어 생체 조직과 매우 유사하고 높은 유연성을 갖기 때문에 콘택트렌즈, 인공장기, 약물 전달 시스템, 조직 공학 등 다양한 응용분야에 사용되어지고 있다. 소프트콘택트렌즈용 하이드로겔은 현재 주로 열중합에 의해 제조 되고 있지만, 에너지 소모가 많고 대량생산이 불리하며 고온에 민감한 하이드로겔의 특성상 ...
하이드로겔은 다량의 물을 함유할 수 있어 생체 조직과 매우 유사하고 높은 유연성을 갖기 때문에 콘택트렌즈, 인공장기, 약물 전달 시스템, 조직 공학 등 다양한 응용분야에 사용되어지고 있다. 소프트콘택트렌즈용 하이드로겔은 현재 주로 열중합에 의해 제조 되고 있지만, 에너지 소모가 많고 대량생산이 불리하며 고온에 민감한 하이드로겔의 특성상 중합 과정에서 변형과 균일이 일어나기 쉽다는 단점이 있다. 반면, 광중합은 낮은 온도와 짧은 온도에서 중합이 이루어지기 때문에 반응 제어가 용이하고 생산성이 우수하며 UV 강도와 조사부분을 조절하여 물성제어가 용이하고 선택적 중합이 가능하다는 장점이 있어 하이드로겔의 제조에 광중합을 적용시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있지만 적용 가능한 수준에는 이르지 못하고 있다. 본 연구에서는 PHEMA 하이드로겔의 제조에 이러한 광중합의 장점들을 적용하여 소프트콘택트렌즈의 제조에 적용 가능성을 살펴보고 중합 방법이 하이드로겔의 물성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 기존의 열중합 방법과 광중합 방법에 의해 개질 PHEMA 하이드로겔을 제조하였다. 주 단량체로 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 사용하고 가교제로는 divinyl benzene(DVB)를 사용하였다. 열중합 개시제로는 azobis isobutyronitrile(AIBN)을, 광중합 개시제로는 주로 diphenyl(2,4,6- trimethylbenzoyl)-phosphineoxide(TPO, DAROCUR TPO)를 사용하여 PHEMA 하이드로겔을 제조하였다. 또한 NVP, GMA, GMMA 등의 comonomer를 도입하여 PHEMA 하이드로겔의 함수율, 표면 습윤성, 기계적 특성에 미치는 영향을 비교 분석 하였다. PHEMA 하이드로겔의 평형함수율은 중합 방법의 차이에 대한 영향은 거의 없었지만, DSC 분석 결과 광중합으로 제조한 하이드로겔이 열중합으로 제조한 하이드로겔에 비해 free water 함량은 낮게 나타나고, bound water 함량은 높게 나타났다. NVP와 GMMA가 도입된 하이드로겔은 comonomer의 함량이 증가하면 함수율이 증가하는 경향을 나타내었는데 NVP의 경우 bound water 함량의 증가가 함수율의 증가에 기인하였고, GMMA의 경우는 free water 함량의 증가가 함수율의 증가에 기인하였다. GMA가 도입되었을 때에는 함량이 증가할수록 함수율은 감소하였는데 GMA 함량이 증가할수록 bound water 함량이 감소하기 때문에 함수율이 감소하는 것으로 판단된다. 표면 습윤성은 NVP가 도입된 하이드로겔은 함량이 증가하여도 접촉각에 미치는 영향은 거의 없었지만, GMA와 GMMA를 도입한 하이드로겔은 comonomer의 함량이 증가할수록 접촉각이 감소하여 표면 습윤성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 중합 방법의 차이에 대한 접촉각 거동을 비교를 하였을 때 광중합의 경우 열중합보다 접촉각이 9% 작게 측정되어 광중합으로 제조된 하이드로겔의 표면 습윤성이 더 우수한 것으로 나타났다. 제조된 PHEMA 하이드로겔의 기계적 특성은 가교제 DVB의 함량이 증가할수록 가교밀도가 증가하여 tensile modulus가 증가하였다. 중합 방법의 차이에 따른 비교를 하였을 때, 광중합으로 제조한 하이드로겔이 열중합으로 제조한 하이드로겔보다 약 44% 정도 높은 tensile modulus 값을 나타냈다. Comonomer가 도입되었을 때 공중합이 됨으로써 PHEMA 하이드로겔에 비해 높은 tensile modulus 값을 나타내었고 GMA는 함량이 증가함에 따라 tensile modulus가 증가, NVP와 GMMA는 함량이 증가할수록 tensile modulus가 감소하였다.
하이드로겔은 다량의 물을 함유할 수 있어 생체 조직과 매우 유사하고 높은 유연성을 갖기 때문에 콘택트렌즈, 인공장기, 약물 전달 시스템, 조직 공학 등 다양한 응용분야에 사용되어지고 있다. 소프트콘택트렌즈용 하이드로겔은 현재 주로 열중합에 의해 제조 되고 있지만, 에너지 소모가 많고 대량생산이 불리하며 고온에 민감한 하이드로겔의 특성상 중합 과정에서 변형과 균일이 일어나기 쉽다는 단점이 있다. 반면, 광중합은 낮은 온도와 짧은 온도에서 중합이 이루어지기 때문에 반응 제어가 용이하고 생산성이 우수하며 UV 강도와 조사부분을 조절하여 물성제어가 용이하고 선택적 중합이 가능하다는 장점이 있어 하이드로겔의 제조에 광중합을 적용시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있지만 적용 가능한 수준에는 이르지 못하고 있다. 본 연구에서는 PHEMA 하이드로겔의 제조에 이러한 광중합의 장점들을 적용하여 소프트콘택트렌즈의 제조에 적용 가능성을 살펴보고 중합 방법이 하이드로겔의 물성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 기존의 열중합 방법과 광중합 방법에 의해 개질 PHEMA 하이드로겔을 제조하였다. 주 단량체로 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 사용하고 가교제로는 divinyl benzene(DVB)를 사용하였다. 열중합 개시제로는 azobis isobutyronitrile(AIBN)을, 광중합 개시제로는 주로 diphenyl(2,4,6- trimethylbenzoyl)-phosphineoxide(TPO, DAROCUR TPO)를 사용하여 PHEMA 하이드로겔을 제조하였다. 또한 NVP, GMA, GMMA 등의 comonomer를 도입하여 PHEMA 하이드로겔의 함수율, 표면 습윤성, 기계적 특성에 미치는 영향을 비교 분석 하였다. PHEMA 하이드로겔의 평형함수율은 중합 방법의 차이에 대한 영향은 거의 없었지만, DSC 분석 결과 광중합으로 제조한 하이드로겔이 열중합으로 제조한 하이드로겔에 비해 free water 함량은 낮게 나타나고, bound water 함량은 높게 나타났다. NVP와 GMMA가 도입된 하이드로겔은 comonomer의 함량이 증가하면 함수율이 증가하는 경향을 나타내었는데 NVP의 경우 bound water 함량의 증가가 함수율의 증가에 기인하였고, GMMA의 경우는 free water 함량의 증가가 함수율의 증가에 기인하였다. GMA가 도입되었을 때에는 함량이 증가할수록 함수율은 감소하였는데 GMA 함량이 증가할수록 bound water 함량이 감소하기 때문에 함수율이 감소하는 것으로 판단된다. 표면 습윤성은 NVP가 도입된 하이드로겔은 함량이 증가하여도 접촉각에 미치는 영향은 거의 없었지만, GMA와 GMMA를 도입한 하이드로겔은 comonomer의 함량이 증가할수록 접촉각이 감소하여 표면 습윤성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 중합 방법의 차이에 대한 접촉각 거동을 비교를 하였을 때 광중합의 경우 열중합보다 접촉각이 9% 작게 측정되어 광중합으로 제조된 하이드로겔의 표면 습윤성이 더 우수한 것으로 나타났다. 제조된 PHEMA 하이드로겔의 기계적 특성은 가교제 DVB의 함량이 증가할수록 가교밀도가 증가하여 tensile modulus가 증가하였다. 중합 방법의 차이에 따른 비교를 하였을 때, 광중합으로 제조한 하이드로겔이 열중합으로 제조한 하이드로겔보다 약 44% 정도 높은 tensile modulus 값을 나타냈다. Comonomer가 도입되었을 때 공중합이 됨으로써 PHEMA 하이드로겔에 비해 높은 tensile modulus 값을 나타내었고 GMA는 함량이 증가함에 따라 tensile modulus가 증가, NVP와 GMMA는 함량이 증가할수록 tensile modulus가 감소하였다.
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