[논문]조직공학용 다공성 Polycaprolactone 멤브레인의 제조 및 특성

김진태; 김태형; 최재하

doi:10.14579/membrane_journal.2016.26.1.26

조직공학용 다공성 Polycaprolactone 멤브레인의 제조 및 특성
Preparation and Characterization of Porous Polycaprolactone Membrane for Tissue Engineering 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.26 no.1, 2016년, pp.26 - 31

김진태 ((주)네오바이오텍 치과재료연구소) , 김태형 (국립강원대학교 방사선학과) , 최재하 (국립충북대학교 신소재공학과)

초록
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폴리카프로락톤(PCL)에 NaCl을 혼합한 용액을 블레이드법에 의하여 막형태로 제조한 후 NaCl을 추출하는 염출법을 이용하여 조직공학적으로 사용할 3차원 다공망을 갖는 멤브레인 형태의 지지체를 제조하였다. 본 연구에서는 성형된 멤브레인의 건조조건과, NaCl 입자의 크기, NaCl의 혼합량을 각각 다르게 하여 제조하였다. 별도로 제작한 고분자용액 공급장치를 이용하여 PCL/클로로포름($CHCl_3$) 용액에 NaCl 입자가 균일하게 혼합된 용액을 유리판에 분주하여 필름 어플리케이터를 사용하여 블레이드법에 의한 멤브레인을 제조하였다. 멤브레인 지지체에는 NaCl 입자에 의한 거대기공과 거대기공을 이루는 구조벽에서는 $CHCl_3$의 증발에 의한 미세기공이 함께 복합적으로 상호 연결되어 형성되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Polycaprolactone (PCL) has been fabricated into the membrane type scaffolds of 3 dimensional pore network for the tissue engineering applications by the blade method of salt (NaCl) leaching and solution casting. In this study, the experimental designs have each conditions of drying temperature, salt particle size, salt content. The modified dispensing pump connected up to homogenizing mixer system is used for mixing the $PCL/CHCl_3$ solution and NaCl particles. The membrane fabricated use by the film applicator to poured mixed solution on the glass plate. The great pore by NaCl particles and the small pore by the evaporated $CHCl_3$ in the frame wall of great pores are multiply formed in membrane scaffolds.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 생분해성 고분자인 PCL을 이용하여 3차원적 다공망을 갖는 멤브레인 지지체를 제조하기 위해 재료에 제한이 없으며 양산성을 고려한 경제적인 방법인 염출법 선택하고 PCL/CHCl₃/NaCl 혼합용액을 casting blade법으로 기공의 크기가 제어가능하며 거대기공(> 50µm)과 미세기공(< 10 µm)이 복합적으로 형성된 멤브레인 형태의 다공성 지지체를 제조하고자 하였다.

제안 방법

/NaCl 혼합 용액을 필름어플리케이터로 멤브레인 형태로 가공하고 건조 및 염출에 의해 조직공학용 다공성 PCL 멤브레인을 제조하였다. 기공형성체인 NaCl은 45~100 µm 크기를 갖도록 분쇄하여 10, 30, 50 wt%로 각각 혼합했으며 성형-건조-염출-세척을 통하여 최종 멤브레인을 제조하고 SEM관찰로 기공의 형태 및 형성을 관찰하였다. 그 결과 NaCl의 함량이 높아질수록 거대 기공이 증가했으며 기공간 구조벽이 얇아지면서 미세 기공도 증가하여 두 가지의 기공이 복합적으로 형성된 멤브레인 제조에 성공하였으며 기공형성체의 크기 및 함량에 의해 기공을 조절할 수 있었다.
/NaCl 혼합용액을 500 µm 높이로 설정된 필름어플리케이터로 필름형 지지체를 즉시 제조하였다. 성형된 지지체는 실온에서 건조를 시행하였으며 건조된 지지체는 성형판에서 분리하여 교반 중인 30°C의 증류수에 24시간 침지시키는 방법으로 6시간마다 신선한 증류수를 교체하여 NaCl을 추출한 후 25 × 25 mm의 크기로 재단하여 에탄올(95%, Daejung, Korea)에 침지하여 한 시간 동안 2회, 증류수에서 12시간 동안 4시간 간격으로 증류수를 교체해주며 세척을 시행하여 다공성 PCL 멤브레인을 제작하였다.

대상 데이터

8%, Sigma Aldrich, USA)에 2시간 동안 가열식 자력교반기에서 200 rpm으로 용해시켜 5 wt% PCL 용액을 제조하였다. PCL 멤브레인에 기공을 부여하기 위한 기공 형성체는 NaCl (99.0%, Daejung, Korea)을 사용하였으며 PCL 용액에 혼합하기 전에 미리 분쇄/분급하여 45µm-100 µm의 범위를 갖는 크기만 사용하였다.

데이터처리

제조된 PCL 멤브레인은 주사전자현미경(SEM : S-300H, Hitachi, Japan)을 이용하여 다공망 형성상태를 관찰하였으며 각 실험군에 대하여 기공률을 측정하기 위해 건조된 상태에서 PCL 멤브레인의 중량을 측정 후 24시간 동안 증류수에 침지하여 아르키메데스의 이론에 의한 밀도를 측정하고 아래 식과 같이 PCL 멤브레인의 부피에 대한 기공부피의 비로서 기공률을 측정하였다.

성능/효과

기공형성체인 NaCl은 45~100 µm 크기를 갖도록 분쇄하여 10, 30, 50 wt%로 각각 혼합했으며 성형-건조-염출-세척을 통하여 최종 멤브레인을 제조하고 SEM관찰로 기공의 형태 및 형성을 관찰하였다. 그 결과 NaCl의 함량이 높아질수록 거대 기공이 증가했으며 기공간 구조벽이 얇아지면서 미세 기공도 증가하여 두 가지의 기공이 복합적으로 형성된 멤브레인 제조에 성공하였으며 기공형성체의 크기 및 함량에 의해 기공을 조절할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조직공학적으로 많이 사용되는 생분해성 재료는 무엇이며 어떤 점을 개선 중인가?	일반적으로 체내에서 분해되는 요건은 효소와 물에 의한 가수분해특성이다. 현재 조직공학적으로 많이 사용되는 생분해성 재료로는 천연고분자인 콜라겐[1-2], 히알루론산[3-7], 알긴산[8] 등이 있으며 생물학적 안전성이 높고 생체적합성이 우수하지만 가공성이 비교적 떨어지고 수일에서 수주 동안에 분해되는 반감기를 갖고 있어 물리/화학적 가교를 통하여 체내유지기간을 늘리고 기계적인 강도를 개선하고 있다[9-10]. 생분해성 합성고분자에는 대표적으로 poly lactic acid (PLA)[11-12], polycaprolactone (PCL)[13-17], poly(lacticco-glycolic acid)(PGA)[18] 등이 있으며 이들은 천연고분자보다 가공성과 강도가 우수한 반면 비교적 생체적합성과 분해성이 낮아 천연고분자와의 합성, 또는 생분해기간을 단축하기 위한 친수성 재료와의 복합화에 대한 연구도 활발히 진행되어왔다.
	조직공학적으로 사용되는 지지체의 중요한 기능으로 요구되는 것은 무엇인가?	조직공학적으로 사용되는 지지체는 체내에 이식된 후 신생조직이 형성되어 침투 및 성장할 수 있도록 생물학적으로 안전성을 확보해야 하며 결손조직공간에 위치하여 조직이 재생되는 기간 동안 공간을 유지할 수있는 강도가 요구된다. 또한 중요한 기능으로는 지지체의 표면부터 내부까지 열린 기공에 의한 다공망이 형성 되어 신생조직의 성장에 필요한 영양분과, 혈액이 공급될 수 있는 통로를 확보해야 하며, 신생조직이 성장하여 결손부가 재생치료 됨과 동시에 체내에서 생분해되어 체외로 배출되어야 하는 특성이 요구된다.
	조직공학적으로 사용되는 지지체에는 무엇이 요구되는가?	조직공학적으로 사용되는 지지체는 체내에 이식된 후 신생조직이 형성되어 침투 및 성장할 수 있도록 생물학적으로 안전성을 확보해야 하며 결손조직공간에 위치하여 조직이 재생되는 기간 동안 공간을 유지할 수있는 강도가 요구된다. 또한 중요한 기능으로는 지지체의 표면부터 내부까지 열린 기공에 의한 다공망이 형성 되어 신생조직의 성장에 필요한 영양분과, 혈액이 공급될 수 있는 통로를 확보해야 하며, 신생조직이 성장하여 결손부가 재생치료 됨과 동시에 체내에서 생분해되어 체외로 배출되어야 하는 특성이 요구된다.

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저자의 다른 논문 :

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].

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