[논문]전기방사법을 이용한 zein/복령추출물 나노섬유의 제조

양성백; 염정현

doi:10.14518/crals.2015.33.1.005

[국내논문] 전기방사법을 이용한 zein/복령추출물 나노섬유의 제조
Electrospinning Fabrication of Zein/Poria cocos extract Nanofiber 원문보기

Zein/Poria cocos extract nanofibers were prepared based on the electrospinning of aqueous solutions with different Poria cocos extract concentrations (0, 5, 10, and 15 wt.%). The electrospinning parameters, including the polymer contents, voltage, and tip-to-collector distance (TCD), were optimized for the fabrication process. The resulting electrospun materials were all characterized using field-emission scanningelectron microscopy (FE-SEM). The diameters of the electrospun zein nanofibers were found to increase when increasing the zein concentration.

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문제 정의

현재 여러 분야에서 천연고분자와 추출물을 혼입한 복합체가 연구 및 개발되고 있다. 본 연구에서는 복령추출물을 혼입한 zein 나노섬유를 제조하였고 형태학적 특성에 대하여 분석하였다.

제안 방법

Figure 3(a)의 경우에는 비드가 많이 생겼고, Figure 3(b,c)의 경우에는 농도가 높아짐에 따라 비드수가 점점 줄어들었고, Figure 3(d)의 경우에는 균일한 형태의 나노섬유가 제조되었다. 균일한 형태의 나노섬유를 제조하기 위하여 전기방사의 3대 공정변수 중 전압과 TCD는 고정하였고, 농도만을 변화시켜 30 wt.%에서 균일한 형태의 나노섬유를 제조할 수 있었다.
복령을 응달에서 건조시킨 후 분쇄하여 실험재료로 사용하였으며, 상온에서 2시간동안 80%의 에탄올로 추출하였다. 추출 후 여과포에 여과한 후 농축시켰다.
1 mL/h의 속도로 용액을 방출하면서 방사를 하였다. 본 실험에서는 zein의 농도에 따른 나노섬유 형태변화를 통해 최적조건을 확립하였고, zein 나노섬유 방사의 최적조건을 기준으로 전압과 TCD의 거리변수의 변화에 따른 형태변화를 분석하였다. 전기방사의 모식도는 Figure 2와 같다.
본 연구에서는 여러 실험들을 거쳐 전기방사법을 이용하여 천연고분자인 zein 나노섬유 제조시 최적조건을 확립하였으며, 확립된 최적조건으로 복령추출물을 혼입시켜 나노복합섬유의 형태학적 특성을 분석하였다. 제조된 zein 나노섬유는 농도에 따라 300 nm에서 800 nm의 직경을 가졌다.
제조된 나노섬유의 형태를 관찰하기 위하여 가로, 세로 5 mm 크기로 잘라 백금으로 코팅하여 주사전자현미경(FE-SEM)(S-4300, Hitachi, Ltd., Japan)을 이용하여 표면을 관찰하였다. Zein 나노섬유의 직경은 FE-SEM으로 촬영된 나노섬유를 Adobe Photoshop 5.

대상 데이터

본 연구에 사용된 zein(Tokyo Chemical Co. Ltd., Japan)의 경우 분자량이 35,000인 것을 사용하였으며, 용매의 경우 대정 화학에서 제조된 에탄올과 메탄올을 구입하여 사용하였다.

이론/모형

전기방사의 전압장치는 (주)청파EMT 사의 CPS-60K02VIT 모델을 사용하였고 실린지 펌프는 KD scientific사의 KDS100 모델을 사용하였다. 주사기에 용액을 넣고 실린지 펌프에 장착한 후 0.

성능/효과

제조된 zein 나노섬유는 농도에 따라 300 nm에서 800 nm의 직경을 가졌다. 또한 복령추출물의 함량이 증가할수록 나노섬유의 표면에 주름의 수가 더 증가하는 것을 알 수있었는데, 이것은 복령추출물이 zein과 혼합시 나노섬유 내부에 약간의 클러스터를 형성하는 것에 기인한 것으로 보인다. 복령추출물을 혼입시켰을 경우 17.
전압이 15 kV로 감소함에 따라 비드가 형성되었고, TCD가 10 cm로 감소함에 따라 그물형태의 나노섬유가 형성되었다. 제조된 zein/복령추출물 나노섬유는 zein과 복령추출물의 특성을 발현하면서 기존의 나노섬유보다 비표면적을 증가시키므로 고비표면적을 필요로 하는 분야에 적용가능성을 확인하였다. 특히 zein/복령추출물은 우수한 인체친화성, 친환경성 및 항산화성을 지니고 있어 화장품 분야에 적용이 가능한 것으로 보인다.
Figure 4(a)의 경우에는 나노섬유의 표면이 매끈한 형태였고, 복령추출물을 혼입한 Figure 4(b,c,d)의 경우에는 나노섬유의 표면에 주름이 잡히는 것을 관찰할 수 있었다. 특히 복령추출물의 함량이 증가할수록 나노섬유의 표면에 주름의 수가 더 많아지는 것을 알 수 있었는데, 이것은 복령추출물이 zein과 혼합시 나노섬유 내부에 약간의 클러스터를 형성하는 것으로 예측된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

전기방사 공정에서 나노섬유는 일반적으로 어떻게 제조되는가?

, 2006). 일반적인 전기방사 공정은 높은 전압을 용액에 가해 jet을 형성하게 되는데, 이렇게 형성된 jet은 정전기적 반발력에 의해 연신되어 나노섬유가 제조된다(Kim et al., 2011; Park et al.

복령에는 어떤 효능이 있는가?

주로 소나무뿌리에서 자라난 균핵으로, 내부의 색깔에 따라서 백색이면 백복령, 담홍색이면 적봉령이라 한다. 예로부터, 지라를 건강하게 하고, 안정제로 쓰이며, 태열안정의 효과가 있을 뿐만 아니라 몸을 따뜻하게 한다고 전해지고 있다. 소화성 궤양, 근육경련, 갈증, 현훈, 정신불안, 실면증에 효과적이며, 한약재로강장, 이뇨, 진정 등에 효능이 있어, 신장병, 방광염, 요도염에 이용되었다. 또한 접촉성 피부염 억제작용 효과가 밝혀져있다.

천연고분자/천연추출물 복합체의 장점은?

천연고분자/천연추출물 복합체는 천연고분자가 갖는 장점들과 천연추출물의 특성을 동시에 발현할 수 있으며, 소량의 천연추출물만으로도 그 특성이 확연히 드러나게 된다. 천연고분자는 우수한 인체친화성 및 친환경성을 지니고 있고, 복령추출물은 항산화성을 가지고 있어 화장품 분야에 적용가능하며, 특히 제7조된 천연고분자/복령추출물 나노섬유는 넓은 표면적을 지니고 있어 고기능성의 마스크팩으로 적용가능하다.

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