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[국내논문] 산세기 조절을 통해 모양 변형이 가능한 야누스 입자의 제조
Synthesis of Shape Reconfigurable Janus Particles by External pH Stimuli 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.20 no.3, 2014년, pp.226 - 231  

엄나예 (충남대학교 에너지과학기술대학원 에너지과학기술학과) ,  김종민 (충남대학교 공과대학 화학공학과) ,  강성민 (충남대학교 공과대학 화학공학과) ,  이창수 (충남대학교 공과대학 화학공학과)

초록
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본 연구는 미세 몰드 기술을 이용하여 산세기 자극에 따라 모양이 변화하는 야누스 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 야누스 입자는 산세기(pH) 응답형 단량체인 acrylic acid (AA)를 사용하여 친수성 부분을 제조하고, trimethylolpropane triacylate (TMPTA)를 사용하여 소수성 부분을 제조하였다. 제조된 야누스 입자는 산세기 변화에 따라서 친수성 부분의 팽윤이 유도되며 결과적으로 자극 응답성을 가짐을 증명 하였다. 자극 응답성 정도는 산세기의 범위 또는 AA의 조성을 다양화 함으로써 제어가 가능하다. 더 나아가 야누스 입자의 양쪽 부분이 반대 전하를 띄는 특성을 부여하기 위해 AA와 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DAEMA)를 사용하여 양극성 야누스 입자를 제조하였다. 양극성 야누스 입자는 동일한 산세기 조건에서 서로 다른 팽윤율을 갖게 되며 비대칭적 형상을 띄게 된다. 결론적으로, 본 연구에서는 야누스 입자의 친수성 부분에 산세기 응답형 단량체를 사용함으로써, 산세기 자극에 의해 가역적으로 모양 변형이 가능한 야누스 입자를 제조하였다. 본 연구를 통해 제조된 자극 응답형 야누스 입자는 향후 바이오 센서나 검출 기구 등에 활용 될 것으로 기대한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study presents a micromolding for the synthesis of Janus particles with reconfigurable shape by pH stimuli. First, we use acrylic acid (AA) as pH responsive monomer in the hydrophilic part and trimethylolpropane triacylate (TMPTA) in the hydrophobic part, respectively. The change of acidity in ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 외부 산세기 변화 감응을 통하여 수축, 팽윤 특성 및 모양 변형이 가능한 산세기 응답형 고분자 야누스 입자를 제조할 수 있는 미세 몰드 기반의 입자 제조 기술을 보여주었다. 산세기 응답형 물질을 사용함으로써 입자의 팽윤율을 조절하고 결과적으로 모양 비등방성의 정도를 제어할 수 있음을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
외부 자극에 응답하는 입자는 어떤 장점이있는가? 외부 자극에 응답하는 입자는 미세한 외부 환경의 변화에 반응함으로써 물질의 물리/ 화학적 특성이 제어되는 장점이 있으며, 이로 인하여 조직 공학[1-3], 약물 전달 시스템[4-7], 바이오 센서[4,8-10] 등 정밀함을 필요로 하는 의료 및 재료산업 분야에 널리 응용되고 있다.
하이드로젤은 어떤 물질로 응용되는가? 하이드로젤은 수용액 상에서 유연성을 가지며 물리/화학적 특성을 조절하기 쉬운 장점 때문에 많은 분야에서 대표적인 자극 응답형 물질로 응용되고 있다[23-25]. 예를 들어 온도 응답형(thermo-responsiveness) 물질인 poly (N-isopropylacrylamide)을 사용하여 얇은 필름을 제조하여 온도에 따라 가변적으로 형상을 변화시킬 수 있음을 보여주었다[11].
자연에서 관찰할 수 있는 자극 응답 특성은? 특히 자극 응답 특성은 자연에서도 쉽게 관찰할 수 있다. 예를 들어 솔방울의 경우, 자체의 수분을 유지하기 위해 건조한 환경에서는 비늘을 열어 표면적을 넓히고, 반대로 습한 환경에서는 비늘을 닫아 표면적을 줄이는 경향을 보인다[21]. 이는 자연계에서도 외부 환경의 변화에 반응하여 가역적으로 변화할 수 있는 특성이 중요하다는 것을 암시하고 있다고 말할 수 있다[22].
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참고문헌 (32)

  1. Wang, D. A., Williams, C. G., Yang, F. Cher, N. Lee, H., and Elisseeff, J. H., "Bioresponsive Phosphoester Hydrogels for Bone Tissue Engineering," Tissue Eng., 11(1-2), 201-13 (2005). 

  2. Alexander, C., "Temperature- and pH-responsive Smart Polymers for Gene Delivery," Expert Opinion Drug Delivery, 3(5), 573-81 (2006). 

  3. Han, L. H., Lai, J. H. Yu, S., and Yang, F., "Dynamic Tissue Engineering Scaffolds with Stimuli-responsive Macroporosity Formation," Biomaterials, 34(17), 4251-8 (2013). 

  4. Riedinger, A., Pernia Leal, M. Deka, S. R., George, C., Franchini, I. R. Falqui, A., Cingolani, R., and Pellegrino, T., "Nanohybrids Based on pH-responsive Hydrogels and Inorganic Nanoparticles for Drug Delivery and Sensor Applications," Nano Lett., 11(8), 3136-41 (2011). 

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  9. Honda, M., Kataoka, K., Seki, T., and Takeoka, Y., "Confined Stimuli-responsive Polymer Gel in Inverse Opal Polymer Membrane for Colorimetric Glucose Sensor," Langmuir, 25 (14), 8349-56 (2009). 

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  12. Gant, R. M., Abraham, A. A., Hou, Y., Cummins, B. M., Grunlan, M. A., and Cote, G. L., "Design of a Self-cleaning Thermoresponsive Nanocomposite Hydrogel Membrane for Implantable Biosensors," Acta Biomaterialia, 6(8), 2903-10 (2010). 

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  14. Liechty, W. B., Chen, R., Farzaneh, F., Tavassoli, M., and Slater, N. K., "Synthetic pH-responsive Polymers for Protein Transduction," Adv. Mater., 21(38-39), 3910-3914 (2009). 

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  21. Erb, R. M., Sander, J. S., Grisch, R., and Studart, A. R., "Self-shaping Composites with Programmable Bioinspired Microstructures," Nature Commun., 4, 1712 (2013). 

  22. Fleige, E., Quadir, M. A., and Haag, R., "Stimuli-responsive Polymeric Nanocarriers for the Controlled Transport of Active Compounds: Concepts and Applications," Adv. Drug Delivery Rev., 64(9), 866-84 (2012). 

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  24. Basak, S., Nanda, J., and Banerjee, A., "Multi-stimuli Responsive Self-healing Metallo-hydrogels: Tuning of the Gel Recovery Property," Chem. Commun., 50(18), 2356-9 (2014). 

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  28. Berger, S., Synytska, A., Ionov, L., Eichhorn, K.-J., and Stamm, M. "Stimuli-Responsive Bicomponent Polymer Janus Particles by "Grafting from" / "Grafting to" Approaches," Macromolecules, 41(24), 9669-9676 (2008). 

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  30. Kang, S. M., Choi, C. H., Kim, J. M., and Lee, C. S., "Synthesis Technology of Functional Colloid Particles and Its Applications," Clean Technol., 18(4), 331-340 (2012). 

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