Characterization of oxazoline based copolymers prepared by Langmuir-Blodgett method

Abstract

본 연구에서는 독성이 적고, 생체 적합성 물질인 옥사졸린 기반의 구배 공 중합체와 블록 공중 합체를 사용하여 물-공기 계면에서의 거동을 확인하였다. 각각의 공중합체는 친수성 물질인 2-에틸-2 옥사졸린과 소수성 물질인 2- (4-옥틸옥시페닐)-2-옥사졸린 (PEtOx-grad-OctOPhOx 및 PEtOx-blockOctOPhOx)의 중합에 의해 합성되었다. 이 연구는 각각 3개의 서로 다른 비 율 샘플인 PEtOx-grad-OctOPhOx 85/15, 62/38, 42/58, PEtOx-blockOctOPhOx 86/14, 69/31 그리고 55/45, 총 6개의 공중합체를 사용하였다. 옥 사졸린 기반의 구배 공중합체 및 블록 공중합체의 응집과 거동을 이해하기 위 해 표면 압력 (Π)-표면적 (A) 등온선을 공기-물 계면에서 측정하였다. 표면 압력 (Π)-표면적 (A) 등온선은 각 공중합체가 친수성 부분과 소수성 부분의 비율에 따라 다른 제한 면적을 가지고 있음을 보여준다. 친수성 부분이 많은 샘플일수록 등온선 그래프의 기울기는 완만하게 증가하였고, 이는 분자의 거 동이 유연함을 확인할 수 있었다. 또한 구배 공중합체 및 블록 공중합체의 등 온선 그래프는 유사한 비율에도 불구하고 다른 형태를 보여준다. 그리고 각 공중합체의 압력에 따른 표면 현상을 관찰하기 위하여 친수성 처 리한 실리콘 기판 위에 제작한 랭뮤어-블로젯 필름은 원자간 현미경(AFM)을 이용하였다. AFM 이미지는 모든 샘플들이 같은 경향성을 보여주었다. 드물게 원형 도메인들을 형성하였고, 소수성의 비율이 높아질수록 원형 도메인의 개 수와 면적은 증가하였다. 또한 X-선 반사율(XRR) 측정을 통하여 단분자막의 두께, 표면 거칠기 그리고 전자 밀도 프로파일과 같은 랭뮤어-블로젯 필름의 수직 정보를 얻어냈다. 블록 공중합체에서는 큰 변화를 보이지 않았지만 이와 반대로 구배 공중합체의 경우 다른 차이를 보였다. 표면 압력이 증가함에 따 라 랭뮤어-블로젯 필름의 두께는 점차 증가하는 경향을 보였지만, 친수성의 비율이 높은 샘플일수록 그 증가 폭은 소수성 비율이 높은 샘플보다 훨씬 컸 다. 소수성 비율이 높은 샘플일수록 압력을 가하더라도 필름의 두께 성장보다 는 분자들끼리 좀 더 조밀한 필름을 형성함을 알 수 있었다. 이 연구는 패혈 증 치료를 위한 내독소 스캐빈저 역할을 하는 공중합체와 같은 패혈증 치료 응용 프로그램을 위한 새로운 재료를 개발하는 통찰력을 제공한다. 이 연구는 패혈증의 원인인 내독소와 결합할 수 있는 공중합체의 구조를 분석하고, 물공기 계면에서의 거동을 분석하여 내독소 스캐빈저로써의 효용성에 대한 평가 및 가능성을 제시한다.|Gradient and block copolymers have been synthesized by polymerization of hydrophilic 2-ethyl-2 oxazoline with hydrophobic 2-(4-octyloxyphenyl)-2-oxazoline (PEtOx-grad OctOPhOx and PEtOx-block-OctOPhOx). Poly(2-ethyl-2-oxazoline) polymers are water-soluble and biocompatible materials. This study used six different ratio samples, PEtOx-grad-OctOPhOx 85/15, 62/38, 42/58, PEtOx-block-OctOPhOx 86/14, 69/31 and 55/45. To understand the aggregation behavior of the oxazoline based gradient and block copolymers, the surface pressure (Π)-surface area (A) isotherms were measured at the air-water interface. Surface pressure (Π)-surface area (A) isotherms show that each of copolymers has different limiting area according to the ratio between hydrophilic part and hydrophobic part. Also graphs of gradient copolymers and block copolymers show different morphologies despite similar ratios. And Langmuir-Blodgett (LB) films of each copolymer were characterized by atomic force microscope (AFM). Molecules of copolymers form circular domains sparsely. X-ray reflectivity (XRR) was performed for vertical information of LB film, such as thickness, roughness, and electron density profiles. As the surface pressure increases, the thickness of the LB film tends to increase gradually. This study provides the insights to develop novel materials for the sepsis treatment applications such as endotoxin scavenger using copolymers.