다당류 기반 자가치유 자성젤의 제조 및 특성분석

Abstract

Over the past years, there has been great interest in developing hydrogels that is capable to self-repair after mechanical damage. Due to the complicated preparation method of materials, few has been reported to date regarding self-healing hydrogels. Self-healing hydrogels are promising as an injectable system. Also, ferrogels typically consist of polymeric hydrogels and iron oxide nanoparticles, which have been widely utilized in many drug delivery and tissue engineering applications due to on-demand release of payloads from the gels under the external magnetic stimulation. Introducing self-healing feature to ferrogels could extend their applications. In this thesis, glycol chitosan-based ferrogels were prepared using only natural polysaccharides without using toxic cross-linking agents. Hyaluronate was oxidized with sodium periodate to generate aldehyde groups. Hydrogels were easily formed by Schiff base reaction between amino groups in glycol chitosan and aldehyde groups in oxidized hyaluronate. The formation of Schiff base was confirmed by FTIR. Various characterization of hydrogels were investigated including degree of oxidization, swelling behavior, and mechanical properties depending on the concentration of polymer and iron oxide nanoparticles. These ferrogels showed self-healing behavior in the presence of iron oxide nanoparticles under physiological conditions. These self-healing ferrogels may find useful applications in many biomedical areas, including drug delivery and tissue engineering.; 생체적합성, 다양한 기능성 부여 및 제작의 간편성 등으로 인하여 하이드로젤은 조직공학 및 약물전달 분야에서 널리 사용 되고 있다. 기존 하이드로젤의 경우에는 주사 주입형으로 사용할 때, 빠른 젤 형성 시간으로 인하여 주사기 바늘을 통해 나오면서 젤이 부서져 사용하기가 힘들다. 이를 개선하고자 자가치유가 가능한 하이드로젤을 개발하였다. 하이드로젤은 글리콜 키토산 용액과 산화 히알루론산 용액의 단순 혼합만으로 제조가 가능하고, 글리콜 키토산의 아민 그룹과 산화된 히알루론산의 알데히드 그룹이 반응하여 Schiff 염기를 형성하면서 가교구조를 형성한다. 여기에 상자성 산화철 나노입자를 도입하고 자기장을 적용시켜 자가치유 자성젤을 제조하였다. 자가치유 자성젤의 다양한 특성들을 분석하기 위해 화학적 분석 및 유변학적 측정을 시행하였다. 산화철 나노입자들을 추가함으로써 가역적이고 반복적인 자가치유 기능을 부여하였고, 산화철 나노입자의 농도가 자성젤의 전체적 자가치유에 가장 영향을 미치는 인자임을 확인 할 수 있었다. 또한 이러한 자성젤은 자기장의 적용에 따라 약물 방출속도 조절이 가능함을 확인하였다. 이를 통해 자가치유 자성젤은 약물전달 분야와 조직공학 분야에서 다양한 응용이 가능할 것으로 기대된다.