Fabrication of Polydiacetylene Supramolecules in Electrospun Microfibers

Abstract

폴리다이아세틸렌 (polydiacetylene)은 다이아세틸렌 단량 체(diacetylene monomer)의 중합체로서, 고분자 주쇄에 이중 결합과 삼중결합이 교대로 존재하는 공액고분자(conjugated polymer)이다. 본 연구는 전기방사법을 이용한 미세섬유 제 조와 공액고분자인 폴리다이아세틸렌의 광학적인 특성을 결 합한 신규 기능성 고분자 소재에 관한 것으로써 top-down (electrospinning)과 bottom-up (self-assembly) 프로세스를 동시에 이용하였다. 다이아세틸렌 단량체를 고분자 매트릭스 와 혼합하여 전기방사한 결과 내부에 다이아세틸렌 단량체들 이 자기조립된 마이크로 섬유를 얻을 수 있었다. 이 섬유를 자외선 노광하여 청색의 폴리다이아세틸렌 마이크로 섬유를 제조하였으며 외부 자극에 의해서 색 및 형광의 변화가 유발 됨을 확인하였다. RAMAN spectra를 이용하여 위의 결과를 증명하였으며, 포토 마스크를 이용하여 마이크로 패턴 이미지 가 형성된 초미세 섬유를 구현할 수 있었다. 한편 다이아세틸렌 단량체의 양을 많이 필요로 하는 위의 방법을 개선하기 위하여 연구한 결과, Layer-by-Layer 방법 을 이용하여 폴리다이아세틸렌이 표면에 흡착된 폴리스티렌 (polystyrene) 초미세섬유를 제조하였다. 폴리다이아세틸렌 Layer의 수가 증가함에 따라 청색이 점점 강해짐을 확인하였 고 외부 자극에 의해서 색 및 형광의 변화가 유발되는, 폴리 다이아세틸렌 고유의 성질을 유지함을 확인하였다. 또한 위의 초미세 섬유를 사이클로덱스트린 (Cyclodextrine) 수용액에 반응시킨 결과 a-사이클로덱스트린에만 선택적으로 반응하여 강한 형광을 발현함을 확인하였다. 이를 응용하여 바이오 물 질에 굉장히 민감하게 반응하는 필터 타입의 센서를 제조할 수 있다.; Polymer microfibers encapsulated with polydiacetylene (PDA) supramolecules are readily prepared by using the electrospinning technique. Randomly distributed diacetylene monomers were found to self-assemble during fiber formation and, consequently, enable generation of blue-colored PDA containing polymer fibers upon UV-irradiation. Micropatterned images with a single fiber as well as feasibility of fiber sensor were also demonstrated. In order to overcome the limitation of the direct electrospinning method with a diacetylene-containing polymer solution, which requires relatively large amount of diacetylene monomers, a new strategy for the fabrication of PDA fiber sensor systems was developed. Based on the layer-by-layer technique, layered diacetylenes were prepared by alternatively depositing positively charged diacetylene vesicles and negatively charged linear polysulfonate to afford PDAs upon photopolymerization. The blue-colored PDA vesicle layered fiber mat formed in this manner undergoes the typical PDA blue-to-red transition upon thermal stress.