저투과성과 색전능을 갖는 단분산성 마이크로껍질 하이드로젤 입자에 관한 연구

Abstract

화학적으로 가교된 3 차원의 고분자 가교망 형태로 구성된 하이드로젤은 내부에 활성 물질을 담지해 전달하거나 방출할 수 있다. 이러한 장점 때문에 의약, 화장품, 그리고 식품 산업의 응용에서 중요한 역할을 한다. 하지만 이러한 넓은 응용성에도 불구하고 고유의 느슨한 망 형태 때문에, 투과 거동 제어에 한계를 가지고 있다. 따라서 하이드로젤 안에 작은 분자까지도 캡슐화할 수 있는 하이드로젤 구조체의 개발이 필요하며, 본 연구에서는 이를 해결하기 위한 새로운 접근으로, 마이크로플루딕스 기술을 이용하여 graphene oxide (GO)가 흡착된 중공형 하이드로젤 마이크로 입자를 제조하는 시스템을 제안한다. GO는 oil/water 와 water/oil 양쪽 계면에 물리적으로 흡착하는 특성이 있기 때문에, 마이크로플루딕스 디바이스 내에서 one-pot 방식으로 GO가 흡착된 O/W/O 이중 에멀젼을 얻을 수 있다. 이렇게 제조된 이중 에멀젼은 UV 고형화 공정을 거쳐 중공형 마이크로 입자로 전환시킬 수 있다. Raman 분석과 SEM 분석을 통해 입자 표면에 GO 막 형성을 확인할 수 있었다. 그리고 300 g/mol의 분자량을 가지는 fluorescein sodium salt (FSS)에 대한 투과거동 실험을 통하여, GO 껍질에 의해 저분자 물질의 투과가 효과적으로 차단될 수 있음을 규명하였다. 이 연구는 유체의 흐름을 제어할 수 있는 마이크로플루딕스 기술과 선택적 투과성 부여가 가능한 탄소소재 기술을 융합하여 바이오 신소재를 개발하였다는 점에서 기술적인 진보성이 있다.; This paper introduces generation of hollow-structured PMPC hydrogel particles whose interfaces were patched with graphene oxide (GO) platelets. Permeability control through the hydrogel phase is limited due to its intrinsic loose network nature. So we need to develop a method to completely encapsulate small molecules in the hydrogel network. The whole fabrication procedure was carried out in a microcapillary device in a single step. GO platelets have an ability to adhere to both O/W and W/O interfaces. Taking advantages of this behavior, we generated monodisperse O/W/O double emulsion whose interfaces were patched with GO platelets. Solidification of the aqueous middle phase to the hydrogel phase gave rise to uniform GO patched hydrogel microcapsules. Furthermore, we demonstrated that the permeation of molecules through the shell could be controlled even to small molecular length scales due to the adsorption of GO.