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문제 정의
- 제조된 하이드로겔의 기계적 물성을 알아 보기 위해 겔강도를 측정하였다. 조사선량과 고분자용액의 조성비를 다양하게 하여 그 인자들이 하이드로겔의 강도에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 겔강도는 식품의 물성을 측정하는 TA-XT2 Texture- Analyzer (SMS Co Ltd.
제안 방법
- 이렇게 준비된 PVP 수용액과 키토산 용액을 PVP: 키토산의 비를 고형분의 무게비로 하여 97 : 3, 95 : 5, 93 : 7, 90 :10으로 혼합하였다. PVA 수용액도 PVP 수용액과 마찬가지로 PVA에 대한 키토산의 조성비를 97 : 3, 95 : 5, 93 : 7, 90: 10으로 혼합하였다. 이때 만들어진 PVP/키토산 용액과 PVA/키토산 용액의 농도는 15wt% 로 고정하였다.
- 키토산을 1몰 구연산 용액에 용해시켜 키토산 용액을 만들었다. 그리고 PVP와 PVA를 각각 물에 용해시켜 PVP 수용액과 PVA 수용액을 만들었다. PVA는 90 -C에서 물 중 탕으로 3~4시간 정도 흔들면서 용해시켰다.
- 여러가지 의 조성으로 만들어진 PVP/키토산 용액과 PVA/키토산 용액을 각각 용기 (petri dish, 87x15 mm)에 20 g씩 붓고 용액 내의 기포를 제거하기 위해 상온에서 12 ~24시간 방치하였다. 기포가 완전히 제거된 각 용액 을 25, 35, 50, 60, 70 kGy의 조사선 량으로 조사하여 PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/키토산 하이드로겔을 얻었다. Figure 2는 방사선 가교에 의한 하이드로겔의 제조 공정도이다.
- 15 Figure 5는 조사선량에 따른 PVP 하이드로겔, PVA 하이드로겔, PVP/키토산 하이드로젤, PVA/ 키토산 하이드로겔의 겔화율을 비교하였다. 모든 하이드로겔은 전체 고형분의 농도가 15wt% 이고, 키토산이 첨가된 PVA/키토산, PVP/키토산 하이드로 겔은 PVA와 PVP에 대한 키토산의 조성비를 90 : 10으로 하였다. 이 하이드로겔들을 비교함으로써 키토산 첨가에 의한 영향을 겔화율로 알아보았다.
- 본 연구에서는 방사선 가교를 이용하여 PVP/키토 산, PVA/키토산 하이드로겔을 제조하여 조성비와 조사선량에 따른 겔화율과 팽윤도, 겔강도를 고찰하였다.
- 이때 만들어진 PVP/키토산 용액과 PVA/키토산 용액의 농도는 15wt% 로 고정하였다. 여러가지 의 조성으로 만들어진 PVP/키토산 용액과 PVA/키토산 용액을 각각 용기 (petri dish, 87x15 mm)에 20 g씩 붓고 용액 내의 기포를 제거하기 위해 상온에서 12 ~24시간 방치하였다. 기포가 완전히 제거된 각 용액 을 25, 35, 50, 60, 70 kGy의 조사선 량으로 조사하여 PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/키토산 하이드로겔을 얻었다.
- 모든 하이드로겔은 전체 고형분의 농도가 15wt% 이고, 키토산이 첨가된 PVA/키토산, PVP/키토산 하이드로 겔은 PVA와 PVP에 대한 키토산의 조성비를 90 : 10으로 하였다. 이 하이드로겔들을 비교함으로써 키토산 첨가에 의한 영향을 겔화율로 알아보았다. PVP 하이드로겔은 조사선량에 따라 60~70%의 겔 화율을 보였는데, 키토산을 첨가한 PVP/키토산 하 이드로겔은 55~60%의 겔화율을 보였다.
- 모든 하이드로겔은 전체 고형분의 농도가 15wt% 이고, 키토산이 첨가된 PVA/키토산, PVP/키토산 하이드로 겔은 PVA와 PVP에 대한 키토산의 조성비를 90 : 10으로 하였다. 이 하이드로겔들을 비교함으로써 키토산 첨가에 의한 영향을 팽윤도로 알아보았다. PVP 하이드로겔은 조사선량에 따라 1000~2000%의 팽윤도를 보였는데, 키토산을 첨가한 PVP/키토산 하 이드로겔은 1500~3500%의 팽윤도를 보였다.
- PVA는 90 -C에서 물 중 탕으로 3~4시간 정도 흔들면서 용해시켰다. 이렇게 준비된 PVP 수용액과 키토산 용액을 PVP: 키토산의 비를 고형분의 무게비로 하여 97 : 3, 95 : 5, 93 : 7, 90 :10으로 혼합하였다. PVA 수용액도 PVP 수용액과 마찬가지로 PVA에 대한 키토산의 조성비를 97 : 3, 95 : 5, 93 : 7, 90: 10으로 혼합하였다.
- 겔강도. 제조된 하이드로겔의 기계적 물성을 알아 보기 위해 겔강도를 측정하였다. 조사선량과 고분자용액의 조성비를 다양하게 하여 그 인자들이 하이드로겔의 강도에 미치는 영향에 대하여 알아보았다.
- 제조된 하이드로겔의 특성을 겔화율, 팽윤도, 겔강도로 알아보았다.
- 하이드로겔 제조에 방사선 가교를 이용하였다. 방사선 가교는 화학적 가교와 비교하여 인체에 유해한 가교제나 개시제를 사용하지 않기 때문에 가교 후 정제할 필요가 없다.
대상 데이터
- 시료 및 시약. Poly(Aevinyl pyrrolidone) (PVP)은 분자량(M w) 1.3 xio6, poly (vinyl alcohol) (PVA)은 분자량(Mw) 8.5x104~ 1.46 x 105인 것을 Aldrich사 (WI, USA)에서 구입하여 사용하였다. 키토산은 TCI사 (Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용하였다.
- , England)를 이용하였다. 겔강도 측정에 이용된 시편의 두께는 3.0~3.5 mm, 넓이는 20 cm?로 제조하였다. FB은 하이드로겔이 파괴될 때의 힘, △D는 하이드로겔이 파괴될 때에 겔이 인장된 길이를 나타낸다.
- 키토산은 TCI사 (Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용하였다. 구연산 (citric acid)은 Showa사(Toky- o, Japan)에서 구입하여 사용하였다. 사용된 고분자는 정제과정 없이 사용되었고, 사용된 물은 3차 증류수이다.
- 본 연구에서는 키토산과 함께 PVP와 PVA를 이용하여 PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/키토산 하이드로겔을 제조하였다.
- 구연산 (citric acid)은 Showa사(Toky- o, Japan)에서 구입하여 사용하였다. 사용된 고분자는 정제과정 없이 사용되었고, 사용된 물은 3차 증류수이다. 사용된 고분자의 화학적 구조를 Figure 1에 나타내었다.
- 46 x 105인 것을 Aldrich사 (WI, USA)에서 구입하여 사용하였다. 키토산은 TCI사 (Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용하였다. 구연산 (citric acid)은 Showa사(Toky- o, Japan)에서 구입하여 사용하였다.
성능/효과
- 1) 겔화율을 보면 PVP/키토산 하이드로겔은 60 -70%, PVA/키토산 하이드로겔은 30~50%의 값을 나타냈다. 겔화율은 키토산의 조성비가 증가할수록 감소하였고, 조사선량이 커질수록 증가하였다.
- 2) 팽윤도를 보면 PVP/키토산 하이드로겔은 1000-3500%, PVA/키토산 하이드로겔은 1000- 5500%의 값을 나타냈다. 팽윤도는 겔화율과 반대로 키토산의 조성비가 증가할수록 증가하고, 조사선량이 커질수록 감소하였다.
- 3) 50 kGy에서 PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/ 키토산 하이드로겔은 키토산의 조성비가 증가함에 따라 파괴될 때의 힘 (FB)과 파괴될 때 늘어난 길이 (△D)가 감소하였다. 겔강도는 두 하이드로겔 모두 키토산의 조성비가 증가할수록 감소하였다.
- 4) 조성비가 95: 5일 때에 PVP/키토산 하이드로 겔과 PVA/키토산 하이드로겔은 겔강도가 커질수록 理은 감소하고 厶 D는 증가하였다. 겔강도는 두 하이드로겔 모두 조사선량이 증가할수록 커졌다, 다만, PVP/키토산 하이드로겔은 35 kGy에서 최대값을 나 타냈다.
- 5) PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/키토산 하이드로겔을 PVP 하이드로겔, PVA 하이드로겔과 비교하면 PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/키토산 하이드로겔은 키토산이 첨가됨으로써 겔화율은 감소하였고, 팽윤도는 증가하였다. 키토산 첨가에 의한 영향은 PVA의 경우가 PVP보다 크게 나타냈다.
- 5-10% 가량 낮은 겔화율 값을 나타냈다. PVA 하이드로겔 은 조사선량에 따라 80~85%의 겔화율을 보였는데, 키토산을 첨가한 PVA/키토산 하이드로겔은 30~ 45%의 겔화율을 보였다. 40-50% 가량 낮은 겔화율 값을 나타냈다.
- 키토산을 첨가했을 때, 500-1500% 가량 높은 팽윤도 값을 나타냈다. PVA 하이드로겔은 조사선량에 따라 1000~2000%의 팽윤도를 보였는데, 키토산을 첨가 한 PVA/키토산 하이드로겔은 2000~5500%의 팽윤도를 보였다. 키토산을 첨가했을 때, 1000-3500% 가량 높은 팽윤도 값을 나타냈다.
- PVA 하이드로겔을 화학적 가교 방법과 방사선 가교 방법을 이용하여 제조할 때 겔화율을 비교해 보 면, 10wt%의 PVA 용액에 아세트알데히드를 넣어 화학적 가교를 시켰을 때 겔화율은 10 mol % 였고18 Figure 5에서처럼 15wt%의 PVA 용액을 25 kGy 의 조사선량으로 조사했을 경우에 80%의 높은 겔화율을 나타냈다.
- 이 하이드로겔들을 비교함으로써 키토산 첨가에 의한 영향을 팽윤도로 알아보았다. PVP 하이드로겔은 조사선량에 따라 1000~2000%의 팽윤도를 보였는데, 키토산을 첨가한 PVP/키토산 하 이드로겔은 1500~3500%의 팽윤도를 보였다. 키토산을 첨가했을 때, 500-1500% 가량 높은 팽윤도 값을 나타냈다.
- 이 하이드로겔들을 비교함으로써 키토산 첨가에 의한 영향을 겔화율로 알아보았다. PVP 하이드로겔은 조사선량에 따라 60~70%의 겔 화율을 보였는데, 키토산을 첨가한 PVP/키토산 하 이드로겔은 55~60%의 겔화율을 보였다. 5-10% 가량 낮은 겔화율 값을 나타냈다.
- 4) 조성비가 95: 5일 때에 PVP/키토산 하이드로 겔과 PVA/키토산 하이드로겔은 겔강도가 커질수록 理은 감소하고 厶 D는 증가하였다. 겔강도는 두 하이드로겔 모두 조사선량이 증가할수록 커졌다, 다만, PVP/키토산 하이드로겔은 35 kGy에서 최대값을 나 타냈다.
- 3) 50 kGy에서 PVP/키토산 하이드로겔과 PVA/ 키토산 하이드로겔은 키토산의 조성비가 증가함에 따라 파괴될 때의 힘 (FB)과 파괴될 때 늘어난 길이 (△D)가 감소하였다. 겔강도는 두 하이드로겔 모두 키토산의 조성비가 증가할수록 감소하였다.
- PVA/키토산 용액의 전체 고형분의 농도는 15wt% 이고, PVA에 대한 키토산의 조성비를 97 : 3에서 90: 10으로 증가시켰다. 겔화율은 PVA에 대한 키토산의 조성비가 증가할수록 감소하였고, 조사선량이 커질수록 증가하였다. PVA/키토산 하이드로겔은 30~50%의 겔화율을 나타냈다.
- 1) 겔화율을 보면 PVP/키토산 하이드로겔은 60 -70%, PVA/키토산 하이드로겔은 30~50%의 값을 나타냈다. 겔화율은 키토산의 조성비가 증가할수록 감소하였고, 조사선량이 커질수록 증가하였다.
- 조사선량이 커질수록 팽윤도는 감소하였다. 그러나 25, 35 kGy에서 PVA 에 대한 키토산의 조성비가 증가할수록 팽윤도는 증가하였지만 50, 60, 70kGy에서는 조성비에 따른 변화 없이 거의 일정한 값을 가졌다. PVA/키토산 하이드로겔은 1000~5500%의 팽윤도를 보였다.
- 본 연구에서 제조된 하이드로겔은 1000~5500%까지의 체액 및 혈액 흡수가 가능하고, 투명하여 드레싱 제거 없이 상처의 치유과정을 관찰할 수 있으며, 겔 표면의 점착성으로 피부에 부착 및 제거가 용이하다. 또한 방사선 가교 방법을 이용하여 가교와 동시에 멸균이 이루어져 생산 공정도 단순화시킬 수 있어 상처 치료용 드레싱으로 실용화할 수 있울 것으로 예 상된다.
- PVA/키토산 용액의 전체 고형분의 농도는 15wt% 이고, PVA에 대한 키토산의 조성비를 97 : 3에서 90 : 10으로 증가시켰다. 조사선량이 커질수록 팽윤도는 감소하였다. 그러나 25, 35 kGy에서 PVA 에 대한 키토산의 조성비가 증가할수록 팽윤도는 증가하였지만 50, 60, 70kGy에서는 조성비에 따른 변화 없이 거의 일정한 값을 가졌다.
- PVP/키토산 용액의 전체 고형분의 농도는 15wt%이고, PVP에 다한 키토산의 조성비를 97:3에서 90:10으로 증가시켰다. 팽윤도는 PVP에 대한 키토산의 조성비기 증가할수록 증가하고, 조사선량이 커질수록 감소하였다. 겔화율과는 달리 팽윤도는 조성비와 조사선량에 큰 영향을 받았다.
- 2) 팽윤도를 보면 PVP/키토산 하이드로겔은 1000-3500%, PVA/키토산 하이드로겔은 1000- 5500%의 값을 나타냈다. 팽윤도는 겔화율과 반대로 키토산의 조성비가 증가할수록 증가하고, 조사선량이 커질수록 감소하였다.
후속연구
- 본 연구에서 제조된 하이드로겔은 1000~5500%까지의 체액 및 혈액 흡수가 가능하고, 투명하여 드레싱 제거 없이 상처의 치유과정을 관찰할 수 있으며, 겔 표면의 점착성으로 피부에 부착 및 제거가 용이하다. 또한 방사선 가교 방법을 이용하여 가교와 동시에 멸균이 이루어져 생산 공정도 단순화시킬 수 있어 상처 치료용 드레싱으로 실용화할 수 있울 것으로 예 상된다.
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