[논문]푸코이단을 함유한 Clay/아크릴아미드 하이드로젤

황선애; 이종휘

doi:10.7317/pk.2011.35.4.332

[국내논문] 푸코이단을 함유한 Clay/아크릴아미드 하이드로젤
Clay/Acrylamide Hydrogels Having Fucoidan 원문보기

폴리머 = Polymer (Korea), v.35 no.4, 2011년, pp.332 - 336

황선애 (중앙대학교 공과대학 화학신소재공학부) , 이종휘 (중앙대학교 공과대학 화학신소재공학부)

초록
AI-Helper

하이드로젤은 다양한 분야에 적용가능한 그 잠재성으로 인해 널이 연구되어 왔다. 특히 설파이드와 같은 기능성기의 도입은 그들의 응용성을 넓혀왔다. 본 연구에서 점토/아크릴아미드 하이드로젤에 푸코이단을 도입하는 연구를 수행하였다. 얻어진 semi-IPN 나노복합 하이드로젤에서 선형사슬형 다당류인 푸코이단은 점토와 강한 이온 상호작용을 가졌다. 단순한 혼합실험에서도 푸코이단은 점토와 화학결합 없이 물리적 가교를 이룰 수 있었다. Semi-IPN 하이드로젤에서 평형팽윤비율은 푸코이단의 함량이 증가함에 따라 증가하였다. 탄성계수는 푸코이단의 함량이 증가함 따라 초기엔 증가하였고 더 증가하면 감소하였다. 이러한 하이드로젤의 파괴의 일 값은 강인한 성질을 보여주었다. 본 하이드로젤은 조절 가능한 하이드로젤로서의 성질들과 함께 점막접착성 등의 기능성 특징을 나타낼 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Hydrogels have been investigated due to their potential in a myriad of applications. The introduction of functional moiety such as sulfide has expanded their applicability. In this study, an investigation was carried out on the introduction of fucoidan into the hydrogels of clay/acrylamide. In the resulting semi-IPN nanocomposite hydrogels, the linear polysaccharide, fucoidan, has strong ionic interactions with clay. It was also confirmed from simple mixing tests that fucoidan can physically crosslink with clay without chemical crosslinks. In the semi-IPN hydrogels, equilibrium swelling ratio increased with the content of fucoidan. Elastic modulus increased with an initial increase in the content of fucoidan, and decreased with a further increase. The work of fracture results of these hydrogels showed their tough properties. These hydrogels could provide functional properties such as mucoadhesiveness with tunable hydrogel characteristics.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 이러한 점토크릴아미드 하이드로젤에 푸코이단이라는 다당류의 천연고분자 물질을 첨가해 semi-IPN(semi-inter penetrating network (반상호침투망) 형태의 젤을 제조하고 그 특성을 연구하였다. 푸코이단은 푸코즈라는 기본당과 황산기가 결합된 형태의 다당류로서 그간 연구를 통해 항종양, 항균, 항바이러스 등의 작용을 하는 물질임이 밝혀졌으며, 암치료에도 탁월한 효과를 나타낸다.

제안 방법

일 (work of fracture) 을 조사하였다. 30x40x1 mm의 필름형태의 하이드로젤을 이용하여 DENT (double-edge-notched test) 실험을 진행하였다. DENT 방법을 통해 균열 (fracture) 이 발생하면, 이 때의 총 에너지 즉 총괄 파괴의 일(total work of fracture)은 본질적인 파괴의 일 (essential work of fracture) 과 비본질적인 파괴의 일 (nonessential work of fracture) 의 합이 된다.
3 부근에 점토와 푸코이단 고분자 사이의 물리적 결합에 의한 점탄^ 고체의 거동을 보이는 물리적 하이드로젤이 형성됨을 확인하였다. 물리적 하이드로젤이 형성되는 용액에 AAm 단량체를 첨가해 광가교를 통한 화학적 가교방법을 진행한 후 semi-IPN 하이드로젤을 성공적으로 준비하였다. 하이드로젤의 탄성계수의 경우 점토와 푸코이단의 무게비율이 1/0.
하이드로젤의 흡수도. 상온의 중성조건에서 푸코이단의 함량에 따른 푸코이단/점토/아크릴아미드 하이드로젤의 흡수도를 확인하였다. Figure 4를 통해 푸코이단의 함량>1] 따른 하이드로젤의 흡수도를 확인할 수 있다.
압축탄성계수: 인스트론(Instron(3344, Instron, USA))을 이용하여 하이드로젤의 푸코이단 함량별 압축시험 (compression test) 을 진행하여 탄성률 값을 확인하였다 이를 통해 물질의 강성도(stiffness) 를확인할 수 있다 직경 1 cm, 높이 0.5 cm의 원통형의 하이드로젤을 7일간 충분히 평형상태로 팽윤시킨 후 road cell 100 N, 입축속도 1 mm/ min의 조건으로 진행하여 탄성계수(elastic modulus)를 측정하였다.
유동학 분석: 나노복합체를 형성한 푸코이단/점토/아크릴아미드 하이드로젤 내에서 푸코이단과 점토의 분자간 상호작용을 확인하기 위해유동계 (Rheometer (CVOD 1000NF Rheometer, Malvern Instru ment, UK))를 이용하여 점토/푸코이단 혼합 용액으로부터 얻어진 물리적인 결합으로 이루어진 물리적 젤(physical gel) 의 탄성계수(elastic modulus) 와 점성계수(viscose modulus) 를 즉정하였다 아크릴아미드 15%(w/v), 점토 2.5%(w/v)를 분산시킨 용액에(점토/푸코이단=1/ 0.1, 1/0.15, 1/0.2, 1/0.25, 1/0.3 wt ratio) 비율로 넣어 24시간 동안 충분히 분산시킨 용액을 사용하였다 Cone & plate 조건을 이용하여 진동을 가하며 0.1 ~10 Hz의 진동수 범위에서 15 Pa의 응력 (stress) 조건으로 측정하였다.19
인성 측정: 하이드로젤의 인성 (toughness)을 측정하기 위해 파괴의 일 (work of fracture) 을 조사하였다. 30x40x1 mm의 필름형태의 하이드로젤을 이용하여 DENT (double-edge-notched test) 실험을 진행하였다.
점토/푸코이단간의 물리적 결합의 영향을 확인하기 위해 유동학적측정을 진행하였다. 그 결과 각 조성별 물리적 젤들의 흐름 거동을 Figure 1 에 나타내었다 점토푸코이단의 함랑이 (a) 1/0.
팽윤거동: 하이드로젤의 흡수도를 확인하기 위해 직경 1 cm, 높이 0.5 cm의 원통형의 젤을 사용하였다 과량의 증류수에 하이드로젤을 담근 후 젤이 평형 팽윤상태에 도달하도록 8일간 팽윤시켰다 평형 팽윤에 도달한 하이드로젤을 꺼내 젖은 거름종이를 이용하여 젤 표면에 남아있는 증류수를 제거해 주었다 건조상태 하이드로젤의 무게를 측정하기 위해 팽윤상태의 무게를 측정한 하이드로젤을 50 °C의 대류식 오븐에 24시간 건조시킨 후 상온의 진공 오븐에서 24시간 건조시켜 무게를 측정하였다. 하이드로젤의 평형팽윤비율(흡수도)을 측정하기 위한 식은 아래오¥ 같다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 acrylamide(AAm, for molecular biology, >99%) 와 MV-methyIene-bisacrylamide(MBAAm)는 Sigma- Aldrich (MO, USA) 에서 구입하였다. Irgacure® 2959 (Ciba Specialty Chemicals, USA), 푸코이단(해원바이오테크, South Korea), clay (Laponite® RD, Rock Wood, UK, Na+o, 7 [ (SigMgs.sLio.s) O₂₀ (OH)4「0.7)를 사용하였다 모든 물질은 정제과정 없이 사용되었으며, 물은 2차 증류수를 사용하였다.
시약. 본 실험에 사용한 acrylamide(AAm, for molecular biology, >99%) 와 MV-methyIene-bisacrylamide(MBAAm)는 Sigma- Aldrich (MO, USA) 에서 구입하였다. Irgacure® 2959 (Ciba Specialty Chemicals, USA), 푸코이단(해원바이오테크, South Korea), clay (Laponite® RD, Rock Wood, UK, Na+o, 7 [ (SigMgs.

성능/효과

4일 따], 즉 푸코이단의 함랑이 점점 증가함에 따라 젤이 함유할 수 있는 물의 앙이 함께 증가함을 알 수 있다. 과량의 푸코이단을 함유한 하이드로젤의 경우(X=4일 때), 흡수도의 증가는 매우 커서, 약 30의 평형팽윤비를 나타내고, 실제 원통형 하이드로젤의 직경이 3배 이상 증가함을 확인하였다.
디기능성 가교제인 점토를 사용한 아크릴아미드 하이드로젤에 천연다당류인 푸코이단 고분지를 첨가히여 하이드로젤을 힙성하였다: 화학적 가교방법을 진행하지 않은 분산용액상태에서 점토/푸코이단의 함량 비율 1/0.15~1/0.3 부근에 점토와 푸코이단 고분자 사이의 물리적 결합에 의한 점탄^ 고체의 거동을 보이는 물리적 하이드로젤이 형성됨을 확인하였다. 물리적 하이드로젤이 형성되는 용액에 AAm 단량체를 첨가해 광가교를 통한 화학적 가교방법을 진행한 후 semi-IPN 하이드로젤을 성공적으로 준비하였다.
8일 때까지 하이드로젤의 탄성 계수는 증가하였으며, 푸코이단의 무게비율이 더 증가할수록 다시 하이드로젤의 탄성계수가 감소함을 확인하였다 그러나 푸코이단 고분자의 무게비가 높아질수록 평형팽윤도는 크게 증가하였다. 물질의 인성을 나타내는 파괴의 일의 측정 결과에서는 상당한 인성이 얻어졌음을 확인하였다.
물리적 하이드로젤이 형성되는 용액에 AAm 단량체를 첨가해 광가교를 통한 화학적 가교방법을 진행한 후 semi-IPN 하이드로젤을 성공적으로 준비하였다. 하이드로젤의 탄성계수의 경우 점토와 푸코이단의 무게비율이 1/0.8일 때까지 하이드로젤의 탄성 계수는 증가하였으며, 푸코이단의 무게비율이 더 증가할수록 다시 하이드로젤의 탄성계수가 감소함을 확인하였다 그러나 푸코이단 고분자의 무게비가 높아질수록 평형팽윤도는 크게 증가하였다. 물질의 인성을 나타내는 파괴의 일의 측정 결과에서는 상당한 인성이 얻어졌음을 확인하였다.

후속연구

이러한 semi-IPN 하이드로젤은 내부에 특정 황산기를 다량 함유하고 화학적 기교와 물리적 가교를 동시에 지니고 있으며, 또한 유무기 하이브리드 복합체로서의 강한 물성을 지니고 있어, 다양한 응용에 새로운 소재로 활용될 수 있을 것으로 보인다
점토/아크릴아미드 흐)이드로젤에 푸코이단을 도입한 시도는 푸코이단의 선형사슬이 점토로 강화된 하이드로젤에 미치는 효과를 조사하기 위한 목적과 푸코이단 분자 자체가 가지고 있는 독특한 생체활성, 그리고 횡산기가 가지고 있는 물성을 활용하기 위함이다. 특히 선형사슬로 들어간 푸코이단은 점토와의 이온 싱호작용으로 물리적 가교점을 형성하고 이것은 매우 천천히 방출될 수 있어 향후 생체재료로서의 독특한 성질을 나타낼 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

참고문헌 (23)

A. Pourjavadi and G. R. Mahadvavinia, Turk. J. Chem., 30, 595 (2006).
R. Po, J. Macromol. Sci. Rev. Macromol. Chem. Phys., 34C, 607 (1994).
E. Karada˘g and D. Saraydin, Turk. J. Chem., 26, 863 (2002).
S. Zhao, M. K. Lee, and J. H. Lee, J. Macromol. Sci., 47, 580 (2010).

상세보기
M. D. Blanco, O. Garcia, R. Olmo, J. M. Teijion, and I. Katime, J. Chromatogr. B, 680, 243 (1996).
J. Chen, H. Park, and K. Park, Inc. J. Biomed. Mater. Res., 44, 53 (1999).
L. Ferreira, M. M. Vidal, and M. H. Gil, Chem. Educator., 6, 100 (2001).
B. K. Shin, E. J. Baek, Y. T. Kim, J. W. Jeong, Y. C. Nho, Y. M. Lim, J. S. Park, K. M. Huh, and J. S. Park, Polymer (Korea), 34, 459 (2010).
K. Y. Yuk, Y. T. Kim, S. J. Im, J. Gamer, Y. Fu, K. Park, J. S. Park, and K. M. Huh, Polymer(Korea), 34, 253 (2010).
E. C. Muniz and G. Geuskens, Macromolecules, 34, 4480 (2001).

상세보기
S. Mishra, R. Bajpai, R. Katare, and A. K. Bajpai, eXPRESS Polym. Lett., 7, 407 (2007).
O. Okay and W. Oppermann, Macromolecules, 40, 3378 (2007).

상세보기
K. Haraguchi, T. Takehisa, and S. Fan, Macromolecules, 35, 10162 (2002).

상세보기
K. Haraguchi, R. Farnworth, A. Ohbayashi, and T. Takehisa, Macromolecules, 36, 5732 (2003).

상세보기
K. Haraguchi, H. J. Li, K. Matsuda, T. Takehisa, and E. Elliott, Macromolecules, 38, 3482 (2005).

상세보기
N. A. Churochkina, S. G. Starodoubtsev, and A. R. Khokhlov, Polymer Gel and Network, 6, 205 (1998).
Y. Liu, M. Zhu, X. Liu, W. Zhang, B. Sun, Y. Chen, and H. J. P. Adler, Polymer, 47, 1 (2006).

상세보기
W. F. Lee and Y. J. Chen, J. Appl. Polym. Sci., 82, 2487 (2001).

상세보기
S. Zhao and J. H. Lee, J. Macromol. Sci., 17, 156 (2009).
J. H. Lee, C. M. Macosko, and D. W. Urry, Macromolecules, 34, 5968 (2001).

상세보기
B. Cotterell and J. K. Reddel, Int. J. Fract., 13, 267 (1997).
K. B. Broberg, J. Mech. Phys. Solid, 19, 407 (1971).
H. J. Kong, E. Wong, and D. J. Mooney, Macromolecules, 36, 4582 (2003).

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증