[논문]키틴을 이용한 폴리(L-젖산)(Poly(L-lactic acid)(PLLA)) 전기방사 나노섬유의 기계적 보강

문현우; 최승환; 황동수

doi:10.15433/ksmb.2019.11.2.036

키틴을 이용한 폴리(L-젖산)(Poly(L-lactic acid)(PLLA)) 전기방사 나노섬유의 기계적 보강
Mechanical Reinforcement of Electrospun Poly(L-lactic acid)(PLLA) Nanofibers with Chitin 원문보기

한국해양바이오학회지 = Journal of marine bioscience and biotechnology, v.11 no.2, 2019년, pp.36 - 41

문현우 (포항공과대학교, 환경공학부) , 최승환 (포항공과대학교, 융합생명공학부) , 황동수 (포항공과대학교, 환경공학부, 융합생명공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to analyze the difference in mechanically improved properties by distinguishing α-chitin and β-chitin for Poly(L-lactic acid)(PLLA). First, dissolution of chitins was established by mixing polar solvents hexafluoroisopropanol (HFIP) and trifluoroacetic acid (TFA) in appropriate proportions. Under these conditions, the dissolved chitin was used for electrospinning with other polymers. The electrospun nanofibers of the PLLA and chitins were successfully produced. Compared to the pristine state, when chitin was added to PLLA, the tensile strength increased 1.41 times (α-chitin), by 1.61 times (β- chitin), respectively. Based on this, it was confirmed that α- and β- chitin could be strategically used for different polymers. The results also suggest that chitin can be applied to various fields as good reinforcing material as well as electrospinning.

주제어

표/그림 (4)

그림 Figure 1. Schematic illustration for electrospinning
그림 Figure 2. From left to right, the yellow number indicates the ratio of HFIP to TFA. α-chitin (from Sigma-Aldrich Co., ltd.) powders were not dissolved when they were added in HFIP-T FA binary solutions ranging from 1:9 to 6:4. It was confirmed to be completely soluble in the ratio of 7:3 to 9:1.
그림 Figure 3. SEM observation of electrospun PLLA, PLLA/α-chitin, and PLLA/β-chitin mats and corresponding width distributions of constituting nanofibers (n=100).
그림 Figure 4. Mechanical improvement of PLLA by adding α- and β-chitin.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 친환경적이고 경제적인 바이오고분자 로 주목받고 있는 키틴을 활용하여, 생체적합성이 우수한 폴리젖산(PLLA)의 낮은 내충격성을 보완할 수 있도록 하였다. 또한 전기방사법을 이용하여 바 이오메디컬분야에 응용이 가능한 나노섬유 멤브레 인을 제작하는 조건을 정립하였다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 전기방사법을 이용하여 폴 리-L-젖산(PLLA)에 키틴(α-,β-chitin)을 혼합한 블랜딩 용액을 나노섬유로 제작하고 인장도를 측정하여 물리적인 보강효과를 분석하였다.

대상 데이터

에서 고순도 α-chitin (C9752)과 β- 키틴 (ARA-170124FC)을 구입하였 다. Poly-L-(L-lactic acid)(PLLA,18402)는 Polysciences Inc.에서 구입하였다. 극성 용매 Hexafluoro-2-propanol (HFIP, A1247, Alfa Aesar) 및 trifluoroacetic acid (TFA, L06374, Alfa Aesar) 을 사용 하여 PLA 및 두 종류의 키틴을 용해시켰다.
Sigma-Aldrich와 AraBio co., ltd.에서 고순도 α-chitin (C9752)과 β- 키틴 (ARA-170124FC)을 구입하였 다. Poly-L-(L-lactic acid)(PLLA,18402)는 Polysciences Inc.

성능/효과

인장 시험(uniaxial tensile test)은 PLLA와 키틴이 혼합 될 때 분자 수준에서의 상호 작용으로 인한 거 시적인 기계적인 특성을 관찰하기 위해 수행되었다. Fig. 4의 결과에 따르면 PLLA에 α-키틴을 첨가한 경 우 순수한 PLLA와 비교하여 인장 강도가 약 1.41배, β-키틴의 경우 약 1.61배가 증가함을 확인할 수 있 다. 이것은 키틴이 PLLA와 균일하게 혼합되어 새로 운 수소결합이 형성되어 물리적인 보강효과가 일어 났다고 판단된다.
또한 α-,β-키틴의 분자 구조의 차이에 따른 영향을 관찰하기 위해 두 가지 키틴을 구별하여 멤브레인을 제작하고 나노섬 유의 형태와 강도를 측정하였다. 연구 결과를 통해 α-키틴보다 느슨한 구조를 가진 β-키틴이 PLLA와 효과적으로 결합하여 보강효과를 나타냄을 알 수 있 었다.
또한 전기방사법을 이용하여 바 이오메디컬분야에 응용이 가능한 나노섬유 멤브레 인을 제작하는 조건을 정립하였다. 이를 통해 제작 된 샘플의 기계적 특성을 측정하여 키틴이 효과적인 보강소재로 활용됨을 확인하였다. 또한 α-,β-키틴의 분자 구조의 차이에 따른 영향을 관찰하기 위해 두 가지 키틴을 구별하여 멤브레인을 제작하고 나노섬 유의 형태와 강도를 측정하였다.

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