[논문]전기방사를 이용한 히알루론산 멤브레인의 제조 및 금 나노입자 촉매 담체로의 응용

이남훈; 박현민; 이상명; 이대원

doi:10.22805/jit.2018.38.1.015

[국내논문] 전기방사를 이용한 히알루론산 멤브레인의 제조 및 금 나노입자 촉매 담체로의 응용
Fabrication of hyaluronic acid membrane using electrospinning method and its application as a catalyst support for gold nanoparticles 원문보기

産業技術硏究 : 江原大學校産業技術硏究所 = Journal of industrial technology, v.38 no.1, 2018년, pp.15 - 19

이남훈 (Super Ultra Low Energy and Emission Vehicle (SULEEV) Center, Korea University) , 박현민 (Department of Chemical Engineering, Division of Chemical and Biological Engineering, Kangwon National University) , 이상명 (Department of Chemical Engineering, Division of Chemical and Biological Engineering, Kangwon National University) , 이대원 (Department of Chemical Engineering, Division of Chemical and Biological Engineering, Kangwon National University)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, hyaluronic acid (HA) was electro-spun to fabricate nanofibrous membranes for support materials. Because HA is very hygroscopic, it is difficult to obtain enough viscosity to apply electrospinning method. Therefore, we mixed HA with polyethylene oxide (PEO) to obtain proper viscosity and added adipic acid (ADH) to promote cross-linking of PEO/HA during electrospinning. The morphology of PEO/HA membrane was optimized according to PEO/HA concentration ratio and spinning rate. Finally, we fabricated gold-nanoparticle-embedded PEO/HA membranes and their catalyst activities were evaluated in tetramethylbenzidine (TMB) oxidation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

. 이를 이용하여 금 나노입자가 담지 된 촉매를 형성하여 멤브레인 구조의 히알루론산 구조체의 촉매 지지체 역할에 대해 알아보았다.

제안 방법

본 연구에서는 폴리에틸렌옥사이드 (Polyethylene Oxide, PEO)를 이용하여 히알루론산의 점도를 조절, 전기방사를 통해 다공성 나노 구조를 갖는 히알루론산 멤브레인을 형성하였다^{[9, 10}] . 이를 이용하여 금 나노입자가 담지 된 촉매를 형성하여 멤브레인 구조의 히알루론산 구조체의 촉매 지지체 역할에 대해 알아보았다.

대상 데이터

PEO가 첨가된 히알루론산 용액 제조에서 증류수를 대신하여 2 mL의 금 나노입자가 분산되어 있는 용액을 넣어준 후 전기방사를 실시하였다. ;
증류수 2mL에 20, 60, 및 100 mg의 Polyethylene oxide (PEO, M v :300,000, Sigma Aldrich)를 녹인 후, 20 mg의 히알루론산 (Hyaluronic acid, 670KDa, GL biochem)과 4.8 mg의 ADH (Adipic acid, Sigma Aldrich)를 넣은 후 30분간 교반하여 완전히 녹여 제조하였다.

데이터처리

0 mM이 되도록 반응 용액을 제조하였다. 최종적으로 48 Well Plate에금 나노입자 담지 히알루론산 멤브레인이 포함된 슬러리 100 μL, 각 농도 별 TMB 용액 100 μL 및 10 mM 과산화수소 100μL 을 넣어 주고 25℃, 20분마다Tetramethylbenzidine (TMB) 산화반응에 따른 색 변화를 UV/vis 흡광 스펙트럼을 통해 관찰하였다^{[11, 12}].
히알루론산과 PEO의 가교결합을 확인하기 위해 순수한 히알루론산 및 ADH를 이용한 PEO/히알루론산 구조체에 대한 FT-IR 분석을 실시하였다. 이때에 사용한 PEO/히알루론산 구조체는 1:5 비율로 형성한 구조체를 사용하였으며, 각각의 시료에 대해 0.

성능/효과

마지막으로 표면적이 넓은 다공성의 장점을 살린 지지체로서의 활용 가능성을 확인하기 위해, 금 나노입자를 멤브레인에 담지하여 그 실효성을 증명하였다. 마지막으로, 본 히알루론산 다공성 지지체는 담지물을 화학적으로 담지하는 것이 아니기 때문에 세포, 약물, 생리활성물질 등 다양한 분야에서 담지 및 지지체로 활용 가능할 것으로 판단된다.
멤브레인의 구조는 방사 속도와 PEO/HA의 농도 비에 따라 점도 차에 의해 구조적 차이가 발생하는 것을 확인하였으며, FT-IR 분석에서 1654 cm^-1에서 새로운 피크가 나타나는 것을 통해 가교구조가 성공적으로 이루어졌다는 것을 확인하였다.

후속연구

마지막으로 표면적이 넓은 다공성의 장점을 살린 지지체로서의 활용 가능성을 확인하기 위해, 금 나노입자를 멤브레인에 담지하여 그 실효성을 증명하였다. 마지막으로, 본 히알루론산 다공성 지지체는 담지물을 화학적으로 담지하는 것이 아니기 때문에 세포, 약물, 생리활성물질 등 다양한 분야에서 담지 및 지지체로 활용 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	히알루론산을 구성하는 두 개의 이당류에 대해 설명하시오.	히알루론산은 선형의 폴리사카라이드계 물질로써 글루코사민 (β-1-3-N-acetyl- D -glucosamine)과 글루쿠론산 (β-1-4- D -glucuronic acid) 이 반복되어 나타나는 자연에서 유래한 생체고분자 중 하나이다. 히알루론산을 구성하는 두 개의 이당류 중, 글루코사민은 하이드록 시기 (Hydroxy group, -OH)가 존재하여 히알루론산 무게 대비 수백 배에 달하는 수분을 포집할 수 있는 능력을 보여하고 있으며 글루쿠론산은 카르복실기 (Carboxyl group, -COOH)가 존재하여 다른 작용기의 도입이나 다른 분자와의 결합이 용이하다는 특징을 갖고 있다[1-3] .
	히알루론산의 전기방사를 이용한 구조체 형성을 용이하게 하는 연구는 무엇인가?	그러나, 히알루론산의 높은 수분 친화력 때문에 점도 조절이 어려우며 이에 전기방사를 이용한 구조체 형성에 한계점이 존재하였다. 이를 극복하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며 젤라틴 (Gelatin), 콜라겐 (Collagen), 키토산 (Chitosan) 등 천연고분자를 이용하거나 또는 다양한 유기용매를 사용하여 히알루론산의 점도를 조절, 전기방사를 이용한 구조체를 형성하는 방법에 대한 연구가 진행되었다[4-8] .
	히알루론산이란 무엇인가?	히알루론산은 선형의 폴리사카라이드계 물질로써 글루코사민 (β-1-3-N-acetyl- D -glucosamine)과 글루쿠론산 (β-1-4- D -glucuronic acid) 이 반복되어 나타나는 자연에서 유래한 생체고분자 중 하나이다. 히알루론산을 구성하는 두 개의 이당류 중, 글루코사민은 하이드록 시기 (Hydroxy group, -OH)가 존재하여 히알루론산 무게 대비 수백 배에 달하는 수분을 포집할 수 있는 능력을 보여하고 있으며 글루쿠론산은 카르복실기 (Carboxyl group, -COOH)가 존재하여 다른 작용기의 도입이나 다른 분자와의 결합이 용이하다는 특징을 갖고 있다[1-3] .

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