KR100498723B1

KR100498723B1 - 고체 기제의 표면을 체내 분해성폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법

Info

Publication number: KR100498723B1
Application number: KR10-2002-0086778A
Authority: KR
Inventors: 최인성; 윤국로
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2005-07-01
Also published as: KR20040060236A

Abstract

본 발명은 고체 기제(solid substrate)의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)(poly(1,4-dioxan-2-one))으로 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 히드록시가 부착된 고체 기제의 존재하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)을 넣고, 상기 고체 기제의 표면에서 상기 히드록시기 및 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시켜, 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 고체 기제의 표면을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 코팅 과정시 진공 및 고온 조건, 또는 전자 공여체 및 전자 수용체의 혼합 과정이 없이, 촉매를 통해 중합반응을 쉽게 달성할 수 있으며, 중합 반응시 반응 시간에 따라 코팅 두께를 조절할 수 있어 약전달시스템, 조직공학 및 DNA 칩 분야에 유용하게 사용할 수 있다.

Description

고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법{METHOD FOR COATING SOLID SUBSTRATE WITH BIODEGRADABLE POLY(1,4-DIOXANE-2-ONE)}

본 발명은 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)를 넣고, 상기 고체 기제의 표면에서 상기 히드록시기 및 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시켜, 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법에 관한 것이다.

체내 분해성 고분자는 체내에서 단순 가수분해 또는 효소의 작용으로 분해 소멸되는 고분자이다. 이러한, 체내 분해성 고분자는 상처를 접합하는데 쓰이는 흡수성 봉합사, 조직 접합제, 골 접합제, 약물 전달제, 조직 공학 등에 응용 가능성이 연구되어지고 있다(Y. Kimura, T. Tsurata et al. Ed., Biomedical Application of Polymeric Materials, CRC Press, 1993, 164). 상기 체내 분해성 고분자 중 폴리(1,4-디옥산-2-온)( poly(1,4-dioxane-2-one )은 1990년대에 상업화된 체내 분해성 고분자로서 구조상 글리콜린 산(glycolic acid)과 에틸렌글리콜(ethylene glycol)의 공중합체처럼 보이는 화학구조를 가지고 있으며, 융점이 낮고 강도가 약하다. 또한 체내에서 강도 유지 기간이 6주로서 기존의 폴리글리콜라이드(Polyglycolide)보다 2주 정도 길고, 체내 물질 잔류 기간도 4∼6 개월로 길어 이를 약물 전달 시스템이나 생제 조직 재생과 관련되는 조직 공학에서 이용할 경우 상당한 기대 효과가 있다. 또한, 폴리(1,4-디옥산-2-온)을 약물전달체계에 이용할 경우 체내 물질 잔류 기간이 길어 약물의 항상성 유지 기간을 연장할 수 있다. 이러한 약물 전달 시스템 뿐만 아니라 그외의 분야에서 폴리(1,4-디옥산-2-온)을 이용하기 위해서는 고체 기제의 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 공정이 필수적이다.

종래의 코팅 공정은 물리적 방식을 이용하는 물리적 코팅법과 화학적 방식을 이용하는 화학적 코팅법으로 분류될 수 있다.

물리적 코팅법은 고체 기제와 코팅 물질의 물리적인 결합을 이용한 방법으로 저항열 증착 코팅, 전자 빔(electron beam) 증착 코팅, 스퍼터링(sputtering) 코팅이 있다.

저항열 증착 코팅은 진공 상태에서 저항열을 유도하여 코팅 물질에 투사시키면 저항열을 받은 코팅 물질이 가열 증발하게 되어 그 증기가 고체 기제의 표면에 코팅되는 방식이고, 전자 빔 증착 코팅은 진공 상태에서 전자 빔을 유도하여 코팅 물질에 투사시키면 전자와 코팅 물질의 충돌로 코팅 물질이 가열 증발하게 되어 고체 기제의 표면에 코팅이 되는 방식이다.

스퍼터링 코팅은 진공 상태의 챔버(chamber) 내에 아르곤(Ar) 기체와 같은 불활성 기체를 넣고, 챔버 내의 양극 전극에 전압을 가함으로써 전극으로부터 방출된 전자들이 아르곤 기체와 충돌하여 아르곤 기체를 이온화시키면, 생성된 아르곤 이온(Ar⁺)은 플라즈마 내에서 코팅 물질의 표면과 충돌하게 되어 방출된 코팅 물질이 고체 기제에 코팅이 되는 방식이다. 이러한 물리적 코팅법은 공통적으로 고체 상태의 코팅 물질을 기체 상태의 코팅 물질로 만들어 고체 기제에 직접 코팅하는 방법으로, 고도의 진공 조건을 필요로 하는 문제점이 있었다.

화학적 코팅법은 화학적 증착 코팅법과 자기조립법에 의한 계면 시작 중합 코팅법이 있다.

화학적 증착 코팅법은 기체 상태의 코팅 물질을 고체 기제 표면으로 이동시켜 기체 반응을 통해 표면에 코팅하는 방법으로서, 각종 박막을 형성할 수 있지만, 고체 상태의 코팅 물질을 기체 상태의 코팅 물질로 전환하기 위하여 200 ~ 500 ^oC 의 고온 조건을 필요로 하는 문제점이 있다.

자기 조립법에 의한 계면 시작 중합 코팅법은 습식 화학(wet-chemistry)에 의한 자기 조립법에 의해 고체 기제의 표면에 화학 작용기를 부착시키고, 이 화학 작용기를 기초로 하여 계면 시작 중합 반응을 수행함으로써 고체 기제의 표면을 코팅하는 방법이다. 이 코팅 방법은 구체적으로는 티올기, 디설파이드기 및 실레인기를 화학 작용기로 하여 각종 폴리머를 중합하는 것으로서, 고도의 기술을 필요로 하지 않는 간단하며 값싼 제조 기술이다.(Ulman A., An Introduction to Ultrathin Organic Films, 1991; Bigelow W. C.,Picket D. L., Zisman W. A., J. Colloid Interface Sci., 1946, 1, 513; Ulman A., Evans, S. D.,Shindman Y., Sharma R., Eilers J. E., Chang J. C., J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 1499)

미국 특허 제 2001-0108238호는 실온에서 산성 용액중의 유기 단위체(monomer)와 금속 기판을 접촉하게 하여 자동중합 반응 시킴으로써 금속 기판 표면에 중합체 피막을 형성하는 방법에 관해 기술하고 있다. 이 방법은 전기 에너지 또는 열 에너지, 고도의 진공 기술을 요구하지는 않지만, 금속 기판 표면에 중합체 피막을 형성하기 위해서는 상기 산성 용액이 적어도 두 가지의 화학적으로 구별되는 단위체, 즉 전자 수용체와 전자 공여체를 포함하고 있어야 하며, 상기 전자 수용체가 금속 기판 표면에서 금속 기판과 접촉하여 초기 중합 반응을 형성할 수 있는 화학적 성질을 가져야 한다는 문제점이 있다.

즉, 종래의 물리적 코팅법을 이용하여 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 고체 기제를 코팅할 경우, 진공 조건이 필요하다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 화학적 코팅법을 이용하여 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 고체 기제를 코팅할 경우, 고온 조건, 또는 별도의 전자 수용체 및 전자 공여체의 혼합 과정이 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재 하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)를 넣고, 상기 히드록시기 및 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시킴으로써, 진공 및 고온 조건, 또는 전자 공여체 및 전자 수용체의 혼합 공정이 없이, 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 것이다.

본 발명의 목적은 진공 및 고온 조건, 또는 전자 수용체 및 전자 수용체의 혼합 공정이 없이, 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재 하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)을 넣고, 상기 히드록시기가 부착된 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법을 제공한다.

즉, 본 발명은 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)를 넣고, 상기 히드록시기가 부착된 고체 기제의 표면에서 상기 히드록시기와 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시켜, 고체 기제의 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에서 도시된 바와 같이, 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재 하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)를 넣고, 상기 고체 기제의 표면에서 히드록시기와 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시켜 고체 기제의 표면을 (1,4-디옥산-2-온)으로 단층 코팅할 수 있다. 또한, 상기 단층 코팅으로 인해 (1,4-디옥산-2-온)으로부터 새로운 히드록시기가 형성되면, 상기 형성된 히드록시기와 다른 (1,4-디옥산-2-온)이 중합반응을 수행함으로써 결과적으로, 고체 기제의 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 이층(two layer) 코팅할 수 있으며, 이러한 과정을 연속적으로 반복함으로써, 고체 기제의 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 다층 코팅할 수 있다.

구체적으로는 본 발명은 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재 하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)를 넣고, 상기 히드록시기가 부착된 고체 기제의 표면에서 상기 히드록시기와 (1,4-디옥산-2-온)을 55 ~ 100℃ 에서 5 ~ 24시간 동안 중합반응시켜 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅한다.

본 발명에서 상기 히드록시기가 부착된 고체 기제는 고체 기제 표면위에 히드록시기를 함유한 물질을 자기조립방법을 이용하여 얻어지는 것으로, 구체적으로는 히드록시기를 함유한 물질과 용매의 혼합물에 고체 기제를 넣고, 상온에서 일정시간 동안 방치하여 얻을 수 있다. 상기 고체 기제는 금속판, 나노 입자, 마이크로 입자, 산화물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 금, 실리콘 웨이퍼; 실리카 나노입자, 금 나노입자, 고분자 나노입자; 실리카 마이크로입자, 금 마이크로입자, 고분자 마이크로입자; 또는 티타늄 산화물(titanium dioxide, TiO₂), 알루미늄 산화물(aluminum trioxide, Al₂O₃)을 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 금, 실리콘 웨이퍼 또는 실리카 나노 입자를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 히드록시기를 함유한 물질은 1-메르캅토운데크-11-일-트리(에틸렌 글리콜)(1-mercaptoundec-11-yl-tri(ethylene glycol), N-트리에톡시실릴프로필-O-폴리에틸렌-옥사이드 우레탄(N-triethoxysilylpropyl-O-polyethylene-oxide urethane)이 바람직하다. 그리고, 상기 용매는 에탄올, 증류수, 아세트산 또는 크실렌(xylene)이 바람직하다.

또한, 상기 히드록시기가 부착된 고체 기제의 히드록시기는 고체 기제의 표면을 (1,4-디옥산-2-온)으로 코팅시 필수적인 구성 요소로서, 상기 히드록시기는 고체 기제와 (1,4-디옥산-2-온)의 중합반응을 개시하는 역활을 한다. 촉매 존재하에, 고체 기제의 표면에 있는 히드록시기와 (1,4-디옥산-2-온)의 카르보닐기가 반응하여 고체 기제의 표면이 (1,4-디옥산-2-온)으로 단층 코팅 되면, 새롭게 형성된 히드록시기를 새로운 개시자로 하여 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시킬 수 있다. 따라서, 이러한 과정이 연속적으로 일어날 경우, 고체 기제의 표면을(1,4-디옥산-2-온)으로 다층 코팅할 수 있다. 또한, 본 발명에서 히드록시기가 부착된 고체 기제의 히드록시기는 전자 공여체의 역활을 수행하여, 전자 수용체인 (1,4-디옥산-2-온)와의 중합반응을 수행함으로써, 별도로 전자 공여체를 혼합할 필요없이 고체 기제를 (1,4-디옥산-2-온)으로 코팅할 수 있다.

본 발명에서 상기 촉매는 히드록시기에 중합반응 시키는 역활을 수행하는 것으로, 바람직하게는 주석(II)-에틸헥사노에이트(Sn(Oct)₂)를 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 상기 촉매를 (1,4-디옥산-2-온) 1 g에 대하여 10 μmol을 첨가한다.

또한, 본 발명은 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 고체 기제의 표면 코팅이 완료된 후, 코팅된 고체 기제를 세척수로 초음파 세척하고 질소로 건조시키는 단계를 추가로 포함한다.

상기 세척수는 클로로포름(CHCl₃), 에탄올(EtOH), 테트라하이드로퓨란(THF), 증류수(water), 디메틸포름아마이드(DMF), 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane), 1,1,2,2-테트라클로로에탄(1,1,2,2-tetrachloroethane) 및 1,1,1,3,3,3-헥사플로우르-2-프로판올(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol)로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

이하 본 발명의 실시예를 다음에 의하여 설명한다.

그러나 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 금 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법

에탄올 10 ml 및 1-메르캅토운데크-11-일-트리(에틸렌 글리콜) 1 ml로 이루어진 용액에 금(1 cm ×1.5 cm)을 상온에서 담근 후 12 시간 동안 방치하여, 히드록시기가 부착된 금을 제조하였다. 정제된 유리 용기에 촉매 주석(Ⅱ)-에틸헥사노에이트(0.00405 g, 10 μmol)와 1,4-디옥산-2-온(1 g)을 넣은 후, 상기 히드록시기가 부착된 금을 넣고, 55℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후 금 표면을 1,1,2,2-테트라클로로에탄(10 ml)과 1,1,1,3,3,3-헥사플로우르-2-프로판올(10 ml)을 이용하여 연속적으로 초음파 세척한 후 질소로 건조시켜 코팅을 완료하였다.

<실시예 2>실리콘 웨이퍼의 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법

실리콘 웨이퍼의 표면을 플라즈마-클리너(plasma-cleaner)를 사용하여 깨끗이 세적하였다. 100 ml의 유리 용기에 에탄올 10 ml와 1 mM 아세트산을 넣고 흔들어 주어 잘 혼합한 후, 실리콘 웨이퍼(1 cm ×1.5 cm)를 첨가하였다. 상기 용기에 N-트리에톡시실릴프로필 O-폴리에틸렌-옥사이드 우레탄(1 %) 2 ml를 천천히 주입한 후, 상기 실리콘 웨이퍼를 상온에서 담근 후 12 시간 동안 방치하여, 히드록시기가 부착된 실리콘 웨이퍼를 제조하였다. 정제된 유리 용기에 촉매 주석(Ⅱ)-에틸헥사노에이트(0.00405 g, 10 μmol)와 1,4-디옥산-2-온 (1 g)을 넣은 후, 상기 히드록시기가 부착된 실리콘 웨이퍼를 넣고, 70℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 1,1,2,2-테트라클로로에탄(10 ml) 과 1,1,1,3,3,3-헥사플로우르-2-프로판올(10 ml)을 이용하여 연속적으로 초음파 세척한 다음 질소로 건조시켜 코팅을 완료하였다.

<실시예 3>실리카 나노입자의 표면을 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법

반응 용기에 490 nm의 실리카 나노입자 2 g와 크실렌 20 ml을 넣고, N-트리에톡시실릴프로필 O-폴리에틸렌-옥사이드 우레탄 (1 %) 1 ml를 천천히 주입하였다. 상기 반응 용기에 촉매 주석(Ⅱ)-에틸헥사노에이트(0.00405 g, 10 μmol)와 1,4-디옥산-2-온 (1 g)을 넣은 후, 5 시간 동안 100℃에서 중합반응시켰다. 중합반응이 완료된 후에, 원심분리하여 반응액으로부터 코팅된 실리카 나노입자를 분리하였다. 그리고, 반응이 끝난 후, 코팅된 실리카 나노입자를 원심분리기에 의해 6,000 rpm, 건조시 압력 10^-2 torr 조건으로 분리하고, 클로로포름과 메탄올로 여러번 원심분리하여 정제하였다. 정제된 코팅된 실리카 나노입자를 24 시간 동안 상온에서 감압하여 건조하였다.

<실험예 1> 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅된 고체 기제 표면의 확인

본 발명의 고체 기제의 표면이 체내 분해성 고분자 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅되었음을 확인하기 위하여 적외선(infra red, IR) 스펙트럼, 핵자기 공명(nuclear magnetic resonance, NMR) 스펙트럼을 측정하였다.

(1) IR 스펙트럼 측정

본 발명의 실시예 1, 2 및 3에서 코팅된 고체 기제를 시료로 하여, IR 스펙트럼을 측정하였다. 상기 IR 스펙트럼 측정은 FT-IR 분광측정기(spectrophotometer)( Bruker, EQUINOX 55 사)를 이용하여 실시하였다.

상기 IR 스펙트럼 측정 결과는 도 2 ~ 4에서 보여지는 바와 같이 서로 동일한 결과가 나왔으며, 그 결과는 다음과 같다.

FT-IR (KBr): 2923 cm^-1( C-H 스트레칭 ), 1741 cm^-1( C=O 스트레칭 ), 1138 cm^-1그리고 1214 cm^-1( C-O-C 스트레칭 )

상기 IR 스펙트럼 측정은 폴리(1,4-디옥산-2-온)의 특징적인 기능기를 보여줌으로써, 고체 기제의 표면에 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되었음을 알 수 있다.

(2) 실리카 나노입자의 NMR 측정

본 발명의 실시예 3에서 코팅된 실리카 나노입자를 시료로 하여, NMR 스펙트럼을 측정하였다. 상기 NMR 스펙트럼 측정은 400 MHz NMR 분광기(spectrometer)( Bruker, AVANCE 400 사)를 이용하여 실시하였다.

상기 NMR 스펙트럼 측정 결과는 도 5에 나타내어 있다.

¹H-NMR(CDCl₃), ppm: δ3.78(OCH ₂CH₂OCO-, t, 2H, J=4.5Hz), 4.15( OCH ₂COO, s, 2H), 4.32(OCH₂CH ₂OCO, t, 2H, J=4.5Hz)

도 5에서 보여지는 바와 같이, 상기 NMR 스펙트럼 측정은 폴리(1,4-디옥산-2-온)의 특징적인 피크를 보여줌으로써, 실리카 나노입자 표면에 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되었음을 알 수 있다.

<실험예 2> 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅된 고체 기제 표면의 분석

본 발명의 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅된 고체 기제 표면의 분석 및 코팅 양호성을 알아보기 위하여, 열중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA), 원자 현미경(aromic field microscopy, AFM), 표면-발산 전자 마이크로스코피(field-emissioin scanning electron microscopy, FE-SEM) 사진을 측정하였다.

(1) 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅된 실리카 나노입자의 TGA 측정

본 발명의 실시예 3에서 코팅된 실리카 나노입자를 시료로 하여, 열중량분석을 측정하였다. 상기 열중량분석은 열중량분석기(TGA 2050)를 이용하여, 질소 분위기 및 20℃/분으로 상온하는 조건에서, 코팅된 실리카 나노입자의 고분자 열적 특성 및 퍼센트를 측정하였다. 또한, 코팅되지 않은 실리카 나노입자를 대조군으로 하여 동일한 실험을 실시하였다.

열중량분석 측정에 의해 실리카 나노입자에서 코팅된 폴리(1,4-디옥산-2-온)의 중량비를 측정하였다. 그 결과는 도 6에 나타내었다.

도 6에서 보는 바와 같이, 코팅되지 않은 실리카 나노입자는 측정 과정에서 수분으로 인한 중량 감소를 제외하고는 중량이 거의 감소하지 않았다. 그러나, 코팅된 실리카 나노입자는 13% 의 중량 감소를 보였다. 이러한 중량 감소는 170℃에서 시작하여 280℃까지 계속되었으며, 290℃에서는 실리카 나노입자의 표면에 코팅된 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 완전히 분해되었음을 알 수 있다.

(2) 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅된 고체 기제의 AFM 측정

본 발명의 실시예 1과 2에서 코팅된 고체 기제를 시료로 하여, AFM 을 측정하였다. 상기 AFM 측정은 원자 현미경(Digital instrument, Nanoscopy IIIa)을 사용하여, 태핑 모드(tapping mode)로 실험하였다. 상기 AFM 측정에 의해 얻어진 결과는 도 7 및 도 8에 나타내었다.

도 7은 금 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 표면을 나타낸 것이며, 도 8은 실리콘 웨이퍼 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 표면을 나타낸 것이다.

도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 금 또는 실리콘 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리(1,4-디옥산-2-온)의 표면은 흰 부분이 촘촘함을 알 수 있으며, 이를 통하여 본 발명에 의한 코팅이 금 또는 실리콘 웨이퍼 표면에 고르게 이루어져 있음을 알 수 있다.

(3) 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅된 실리카 나노입자의 FE-SEM 측정

본 발명의 실시예 3에서 코팅된 실리카 나노입자를 시료로 하여, FE-SEM 을 측정하였다. 상기 FE-SEM 측정은 FE-SEM 측정기(Jeol, JSM-6335F)을 이용하여 실시하였다. 그 결과는 도 9b와 도 9c에 나타내었다. 또한, 도 9a는 코팅되지 않은 실리카 나노입자의 표면을 FE-SEM을 측정한 것이다. 상기 측정 방법은 코팅된 실리카 나노입자를 시료로 하여 측정한 것과 동일하다.

도 9b와 도9c에서 보여지는 바와 같이, 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 실리카 나노입자의 코팅이 완료된 후에, 실리카 나노입자의 직경이 490 nm ~ 750 nm정도 증가되었음을 확인하였으며, 전체적으로 코팅된 실리카 나노입자는 완벽한 구형이 아님을 알 수 있다. 이것은 (1,4-디옥산-2-온)이 실리카 나노입자의 표면에서 중합반응하는 과정에서 (1,4-디옥산-2-온)의 비균일한 개환 특성 때문인 것으로 생각된다.

<실험예 3> 반응 시간에 따라 고체 기재 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되는 두께의 측정

본 발명의 실시에서 반응 시간에 따라 고체 기제의 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되는 두께를 측정하기 위하여, 엘립소메트리(ellipsometry) 분석을 실시하였다.

(1) 반응 시간에 따라 금 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되는 두께의 측정

본 발명의 상기 실시예 1에서 코팅된 금을 시료로 하여, 두께를 측정하기 위하여 엘립소메트리 분석하였다. 상기 엘립소메트리 분석은 엘립소미터( Rudolf Research 형태, L116s ellipsometer)를 이용하여 실시하였으며, 이 때 광원은 632.8 nm의 He-Ne 레이저로 하였고, 코팅된 고체 기제에 대하여 상기 광원을 70.0 °의 입사각으로 주사하였다.

그 결과는 도 10에 나타내었다.

도 10에서 보는 바와 같이, 금 표면 위에서는 반응시간이 8 시간까지는 코팅 두께가 완만하게 증가하여 최대 10 ㎜의 코팅두께를 나타내었으며, 8 시간 이상 반응시킨 경우, 시간에 따른 코팅두께의 증가량이 급격히 증가하여 16 시간 동안 반응시킨 경우, 30 ㎜의 코팅 두께를 나타내었다.

(2) 반응 시간에 따라 실리콘 웨이퍼 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되는 두께의 측정

본 발명의 상기 실시예 1에서 코팅된 실리콘 웨이퍼을 시료로 하여, 엘립소미트리 분석하였다. 상기 엘립소메트리 분석은 He-Ne 레이저를 사용하는 엘립소미터( Rudolf Research 형태, L116s ellipsometer)를 이용하여 실시하였으며, 이 때 주사 파장은 632.8 nm으로 실시하였으며, 코팅된 고체 기제에 대하여 상기 빛을 70.0 °의 각도로 주사하였다.

그 결과는 도 11에 나타내었다. 도 11에서 보는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 표면에서 8 시간 동안 반응시킨 경우, 약 10 ㎜의 코팅두께를 나타내었으며, 13 시간 까지 코팅두께가 급격히 증가하여 13 시간 동안 반응시킨 경우, 120 ㎜의 코팅두께를 나타내었다. 또한 이 이상 반응시킨 경우, 코팅두께의 증가량이 급격히 감소되어 16 시간 동안 반응시킨 경우, 약 130 ㎜의 코팅두께를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재 하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)을 넣고, 상기 고체 기제의 표면에서 상기 히드록시기와 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시켜 고체 기제의 표면을 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 코팅하는 방법에 관한 것으로, 코팅 과정시 진공 및 고온 조건, 또는 전자 수용체 및 전자 공여체의 혼합 과정없이, 중합 반응시 반응 시간에 따라 코팅 두께를 조절할 수 있어 약전달시스템, 조직공학 및 DNA 칩 분야에 유용하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 고체 기제 표면의 코팅 방법을 나타낸 반응식을 나타낸 그림이며,

도 2는 본 발명에서 금 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 것을 나타낸 IR 스펙트럼이며,

도 3은 본 발명에서 실리콘 웨이퍼 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 것을 나타낸 IR 스펙트럼이며,

도 4는 본 발명에서 실리카 나노입자 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 것을 나타낸 IR 스펙트럼이며,

도 5는 본 발명에서 실리카 나노입자 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 것을 나타낸 NMR 스펙트럼이며,

도 6은 실리카 나노입자 및 본 발명에 따른 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 실리카 나노입자의 TGA 측정 그래프이며,

도 7은 본 발명에서 금 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 표면을 나타낸 AFM 사진이며,

도 8은 본 발명에서 실리콘 웨이퍼 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 표면을 나타낸 AFM 사진이며,

도 9a는 실리카 나노입자의 FE-SEM 사진이며,

도 9b는 본 발명에 따른 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 실리카 나노입자의 FE-SEM 사진이며,

도 9c는 본 발명에 따른 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅된 실리카 나노입자의 FE-SEM 사진이며,

도 10은 본 발명에서 반응 시간에 따라 금 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되는 두께를 엘립소미터로 측정한 것을 나타낸 그래프이며,

도 11은 본 발명에서 반응 시간에 따라 실리콘 웨이퍼 표면에 폴리(1,4-디옥산-2-온)이 코팅되는 두께를 엘립소미터로 측정한 것을 나타낸 그래프이다.

Claims

히드록시기가 부착된 고체 기제의 존재하에, 촉매 및 (1,4-디옥산-2-온)를 넣고, 상기 고체 기제의 표면에서 상기 히드록시기 및 (1,4-디옥산-2-온)을 중합반응시켜, 체내 분해성 폴리(1,4-디옥산-2-온)으로 고체 기제의 표면을 코팅하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 중합반응이 55 ~ 100℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 히드록시기가 부착된 고체 기제가 히드록시기를 함유한 물질과 용매의 혼합물에 고체 기제를 방치하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 고체 기제가 금, 실리콘 웨이퍼, 실리카 나노입자, 금 나노입자, 고분자 나노입자, 실리카 마이크로입자, 금 마이크로입자, 고분자 마이크로입자, 티타늄 산화물 및 알루미늄 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 히드록시기를 함유한 물질이 1-메르캅토운데크-11-일-트리(에틸렌 글리콜) 및 N-트리에톡시실릴프로필-O-폴리에틸렌-옥사이드 우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 용매가 에탄올, 증류수, 아세트산 및 크실렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 촉매가 주석(II)-에틸헥사노에이트인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 코팅 방법이 코팅된 고체 기제를 세척수로 초음파 세척하고, 질소로 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서, 상기 세척수가 클로로포름, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 증류수, 디메틸포름아마이드, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에탄 및 1,1,1,3,3,3-헥사플로우르-2-프로판올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.