KR100817327B1 - Method of Surface Treatment with Improved Cell Adhesive Property by Pulsed Plasma Polymerization and a Carrier for Cell Adhesion Using the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펄스 플라즈마를 사용해 세포 접착성을 극대화시키는 표면처리 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 1000Hz 이하의 주파수 범위에서 듀티 사이클(duty cycle)을 조절하여 세포 접착성이 우수한 고분자 표면을 갖게 하는 표면처리 방법 및 이를 이용한 세포 접착용 담체에 관한 것이다. The present invention relates to a surface treatment method for maximizing cell adhesion using pulsed plasma. More specifically, the present invention relates to a surface treatment method and a cell adhesion carrier using the same, by controlling a duty cycle in a frequency range of 1000 Hz or less to have a polymer surface having excellent cell adhesion.

본 발명은 폴리스티렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 같은 고분자 필름이나 3차원 형태의 물체 위에 수 ㎛ 이하의 얇은 층을 중합시켜 벌크재료의 성질은 변화시키지 않고 표면 성질만을 변화시킨 것으로, 알릴아민(allylamine)과 같은 아민계의 물질을 전구체로 사용하여, 세포 접착성이 우수하고 세포의 성장 조절이 가능한 세포 접착용 담체를 제조할 수 있어 각종 의료용구나 생체재료 제품 개발에 널리 활용될 수 있다. The present invention polymerizes a thin layer of several micrometers or less on a polymer film such as polystyrene or polyethylene terephthalate or a three-dimensional object to change only the surface properties of the bulk material without changing the properties of the bulk material, such as an amine such as allylamine. By using the material of the system as a precursor, it is possible to manufacture a carrier for cell adhesion excellent in cell adhesion and cell growth control can be widely used in the development of various medical devices or biomaterial products.

펄스 플라즈마 중합, 표면처리, 알릴아민, 고분자 의료용구, 플라즈마 증착 Pulsed Plasma Polymerization, Surface Treatment, Allylamine, Polymer Medical Devices, Plasma Deposition

Description

펄스 플라즈마 중합에 의한 세포 접착성을 향상시킨 표면처리 방법 및 이를 이용한 세포 접착용 담체{Method of Surface Treatment with Improved Cell Adhesive Property by Pulsed Plasma Polymerization and a Carrier for Cell Adhesion Using the Same}Method of Surface Treatment with Improved Cell Adhesive Property by Pulsed Plasma Polymerization and a Carrier for Cell Adhesion Using the Same}

본 발명은 펄스 플라즈마를 사용해 세포 접착성을 극대화시키는 고분자 수지 기재의 표면처리 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 1000Hz 이하의 주파수 범위에서 듀티 사이클(duty cycle)을 조절하여 세포 접착성이 우수한 고분자 표면을 갖게 하는 고분자 수지 기재의 표면처리 방법 및 이를 이용한 세포 접착용 담체에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a polymer resin substrate that maximizes cell adhesion using pulsed plasma. More specifically, the present invention relates to a surface treatment method of a polymer resin substrate and a cell adhesion carrier using the same to control a duty cycle in a frequency range of 1000 Hz or less to have a polymer surface having excellent cell adhesion.

동물세포, 식물세포, 미생물, 효소 등의 생물학적 활성을 이용하기 위하여 이들을 접착 또는 고정화하는 방법이 개발되어 왔는데, 이러한 기술은 궁극적으로 인체 조직 및 장기를 대체할 수 있는 인공적 생체 조직을 재생하여 체내 이식함으로써 인체의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직 공학에 응용될 수 있는데, 예를 들어, 근골격계(뼈, 연골, 인대, 치아 등), 심혈관계 (심장판막, 혈관 등), 피부계, 신경계(신경 유도관 등), 비뇨생식계(요도, 방광, 신장 등) 장기들로 응용될 수 있다.In order to take advantage of biological activities such as animal cells, plant cells, microorganisms, enzymes, etc., methods of adhering or immobilizing them have been developed. Such techniques ultimately reproduce artificial living tissues that can replace human tissues and organs, thereby transplanting them into the body. It can be applied to biological tissue engineering aimed at maintaining, improving or restoring the function of the human body, for example, musculoskeletal system (bone, cartilage, ligaments, teeth, etc.), cardiovascular system (heart valve, blood vessel, etc.), It can be applied to skin, nervous system (neural induction pipe, etc.), urogenital system (urethra, bladder, kidney, etc.) organs.

일반적으로 상기와 같은 응용을 위한 세포의 접착 또는 고정화에는 알긴산, 키토산(chitosan)과 같은 겔 형태의 유기물 폴리머류와 셀라이트, 세라믹, 활성탄 등과 같은 다공성 무기물 담체류가 사용되고 있다.Generally, organic polymers in the form of gels, such as alginic acid and chitosan, and porous inorganic carriers such as celite, ceramics, activated carbon, etc., are used for adhesion or immobilization of cells for such applications.

예를 들면, 대한민국 특허공개 제 1999-021170호에는 다공성 무기물 담체류를 열처리 및 건조한 후, 세포 현탁액 및 유기물 폴리머 용액을 첨가하여 다공성 무기물 담체의 표면에 폴리머 막이 형성되도록 한 다음 겔화용액을 이용하는 단계를 포함하는 세포의 고정화 방법을 개시하고 있다.For example, Korean Patent Publication No. 1999-021170 discloses a step of using a gelling solution after heat treatment and drying of a porous inorganic carrier, followed by addition of a cell suspension and an organic polymer solution to form a polymer membrane on the surface of the porous inorganic carrier. Disclosed are a method for immobilizing a cell containing the same.

상기와 같은 종래의 고정화 방법은 세포가 담체의 공극 내에서 자연적으로 증식하면서 담체에 부착하도록 하는 것이므로, 성장 속도가 느린 세포의 경우에는 고정화에 소요되는 시간이 길어 실효성이 없다. 또한, 세포가 담체의 모든 표면에 부착하지 않아 담체 표면적이 낭비된다는 단점이 있다.The conventional method of immobilization as described above is to allow cells to adhere to the carrier while naturally proliferating in the pores of the carrier, so that the slow growth rate of the cells takes long time to immobilize the cells. In addition, there is a disadvantage that the carrier surface area is wasted because the cells do not adhere to all surfaces of the carrier.

따라서, 세포 부착을 유도하기 위하여 공유결합을 이용하여 고체입상 성형물의 표면의 작용기를 변화시켜 균체의 부착성을 향상시키고자 노력하고 있으나 작업의 어려움이 있다. 또한, 유기물 폴리머를 다공성 무기물 담체류에 겔화시키는 방법으로 셀라이트, 세라믹, 활성탄과 같은 다공성 무기물 담체류 만을 사용하고 있으나, 얇고 성형성과 기계적 물성이 뛰어나며 응용범위가 넓은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 실리콘 등과 같은 고분자 수지를 사용한 예는 극히 드문 실정이다.Therefore, in order to induce cell adhesion, efforts have been made to improve cell adhesion by changing the functional groups on the surface of the solid granular product by using covalent bonds, but there are difficulties in working. In addition, as a method of gelling organic polymers to porous inorganic carriers, only porous inorganic carriers such as celite, ceramics, and activated carbon are used, but polyethylene, polypropylene (PE) Examples of using polymer resins such as PP), polyvinyl chloride (PVC), silicone, and the like are extremely rare.

한편, 상기 고분자 수지는 세포 성장에 적합하지 않고 세포와의 접착성이 좋지 않은 문제점이 있는데, 이는 고분자 수지의 표면이 세포 접합성이나 혈액 접합성에 기본이 되는 성질인 친수성이 아니라 소수성이기 때문이다. 이를 개선하기 위하여, 최근에는 고분자 수지 표면을 개질하여 세포 접착성을 개선시키는 연구가 활발하게 진행중에 있다.On the other hand, the polymer resin is not suitable for cell growth and poor adhesion to the cell, because the surface of the polymer resin is hydrophobic rather than hydrophilic property, which is the basis for cell adhesion or blood adhesion. In order to improve this, in recent years, researches to improve cell adhesion by modifying the polymer resin surface have been actively conducted.

대표적인 방법은 모노머 합성방법으로 그래프팅을 시키는 방법을 들 수 있는데, 그러나 이 방법은 합성 공정이 복잡하고 원하는 표면을 조절하기가 어렵다는 문제점이 있으며, 또한, 암모니아 기체들을 사용하는 플라즈마 표면처리 방법이 있는데, 이는 시간이 지남에 따라 표면에 잔존하는 기능기가 점점 감소되는 문제점이 있다.The typical method is a method of grafting with a monomer synthesis method, but this method has a problem that the synthesis process is complicated and difficult to control the desired surface, and there is also a plasma surface treatment method using ammonia gas. However, this is a problem that the functional groups remaining on the surface gradually decreases over time.

또한, 대한민국 특허공개 제 2003-026943호에는 폴리올레핀, PVC 또는 이들의 유도체로 이루어진 필름 상에 접착된 알긴산(alginic acid) 필름을 갖는 세포 고정화용 담체를 개시하고 있는데, 고분자 수지의 표면을 플라즈마 처리하여 표면을 친수성 성질을 갖게 만든 후, 그 위에 알긴산 겔을 도포하여 세포를 고정화하는 방법을 이용한 것이다.In addition, Korean Patent Publication No. 2003-026943 discloses a cell immobilization carrier having an alginic acid film adhered on a film made of polyolefin, PVC, or derivatives thereof. After making the surface have hydrophilic properties, the method is applied to fix the cells by applying an alginate gel thereon.

그러나 상기 특허문헌에 개시된 플라즈마 처리는 연속 플라즈마 처리방법에 의한 것으로서, 라디칼의 생존기간이 짧아 반응의 효율이 낮고, 적합한 표면 구조를 위한 제어 정밀성이 다소 떨어지는 문제점이 있다.However, the plasma treatment disclosed in the patent document is a continuous plasma treatment method, and has a problem in that the survival time of radicals is short, so that the reaction efficiency is low, and control precision for a suitable surface structure is somewhat inferior.

또한, 세포의 적합성을 개선하기 위하여 아민기를 표면에 부착하는 방법이 세포의 접착에 중요한 것으로 알려져 있어, 상기 알긴산 겔이 도포된 담체는 그 이 용 범위에 제한을 받는 단점이 있다. In addition, the method of attaching the amine group to the surface in order to improve the suitability of the cell is known to be important for the adhesion of the cell, the carrier to which the alginic acid gel is applied has a disadvantage that is limited in its use range.

따라서, 연속 플라즈마 중합의 단점을 개선한 펄스 플라즈마 중합에 의하여 폴리스티렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 같은 고분자 수지의 표면을 개질하고, 아민계 물질을 전구체로 사용하는, 세포 접착성이 우수한 고분자 수지를 개발하려는 연구의 필요성이 끊임없이 대두되었다. Therefore, the study of developing a polymer resin having excellent cell adhesion by modifying the surface of the polymer resin such as polystyrene and polyethylene terephthalate and using the amine-based material as a precursor by pulsed plasma polymerization that has improved the disadvantage of continuous plasma polymerization. Necessity arose constantly.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 연속 플라즈마 처리방법의 문제점을 해결하고, 아민기를 표면에 부착하기 위하여 알릴아민(allylamine) 모노머를 사용한 펄스 플라즈마 중합으로 표면처리를 하면, 세포 접착성이 우수할 뿐만 아니라 라디칼의 생존 기간이 길어 반응 효율이 높고 적합한 표면 구조를 보다 정교하게 제어할 수 있는 세포 접착용 담체를 수득할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Thus, the present inventors solve the problems of the continuous plasma treatment method of the prior art as described above, when surface treatment by pulsed plasma polymerization using an allylamine monomer to attach the amine group to the surface, excellent cell adhesion In addition, the survival time of radicals was long, and it was confirmed that a carrier for cell adhesion can be obtained with high reaction efficiency and more precise control of a suitable surface structure, thereby completing the present invention.

결국, 본 발명의 주된 목적은 펄스 플라즈마를 사용해 세포 접착성을 극대화시키는 고분자 수지의 표면처리 방법을 제공하는 것이다. After all, the main object of the present invention is to provide a surface treatment method of a polymer resin that maximizes cell adhesion using pulsed plasma.

본 발명의 다른 목적은 상기 고분자 수지의 표면처리 방법을 이용하여 제조된, 세포를 접착하여 성장을 조절할 수 있는 세포 접착용 담체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a cell adhesion carrier prepared by using the surface treatment method of the polymer resin, which can control growth by adhering cells.

본 발명은 1000Hz 이하의 펄스 주파수와 100% 이하의 듀티 사이클을 유지하 면서 아민계 모노머를 사용한 펄스 플라즈마 중합에 의한 고분자 수지의 표면처리 방법을 제공한다.The present invention provides a method for surface treatment of polymer resin by pulsed plasma polymerization using an amine monomer while maintaining a pulse frequency of 1000 Hz or less and a duty cycle of 100% or less.

이때, 상기 아민계 모노머는 특별히 이에 제한되지는 않지만, 알릴아민(allylamine)인 것이 바람직하며, 상기 고분자 수지는 특별히 이에 제한되지는 않지만, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐 및 폴리올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지인 것이 바람직하다.In this case, the amine-based monomer is not particularly limited thereto, but is preferably allylamine, and the polymer resin is not particularly limited thereto, but may be polystyrene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, and polyolefin. It is preferably at least one resin selected from the group consisting of.

또한, 본 발명은 상기 고분자 수지의 표면처리 방법으로 표면을 개질시킨 고분자 수지를 이용한, 세포의 접착 및 성장을 조절하는 세포 접착용 담체를 제공한다.In addition, the present invention provides a cell adhesion carrier for controlling the adhesion and growth of cells using a polymer resin modified surface by the surface treatment method of the polymer resin.

본 발명에 사용된 펄스 주파주는 바람직하게는 200~1,000Hz, 보다 바람직하게는 250~350Hz의 주파수를 사용한다.The pulse frequency used in the present invention is preferably 200 to 1,000 Hz, more preferably 250 to 350 Hz.

본 발명에서 담체가 의미하는 것은 세포배양 페트리디쉬나 혈액투석기의 플라스틱 케이스 등을 포함하는 개념이다.In the present invention, the carrier means a concept including a cell culture petri dish or a plastic case of a hemodialyzer.

플라즈마 중합(plasma polymerization 또는 plasma enhanced chemical vapor deposition)은 유기 및 유기 금속의 가스 상태 모노머들이 플라즈마 방전 상태에서 기재 표면에 가교밀도가 매우 높은 박막이나 분말형태로 합성(증착)되는 것을 말하며, 탄소, 황, 실리콘 등과 같은 사슬을 형성시키는 원자들을 포함하는 화학물질의 모노머 존재 하에서 발생한다. 플라즈마 상태에 투입되는 모노머 분자들은 대부분의 경우, 플라즈마 에너지에 의해 활성화 입자들로 부서져 투입 모노머의 부분적인 화학적 구조만 보존되어 가교화되고 불규칙적인 구조를 가지게 된다.Plasma polymerization (plasma polymerization or plasma enhanced chemical vapor deposition) means that gaseous monomers of organic and organic metals are synthesized (deposited) in the form of a thin film or powder having a very high crosslinking density on the surface of the substrate in a plasma discharge state. Occurs in the presence of monomers of chemicals containing atoms that form chains such as silicon, silicon, and the like. In most cases, monomer molecules introduced into a plasma state are broken down into activating particles by plasma energy, so that only a partial chemical structure of the injected monomer is preserved so as to have a crosslinked and irregular structure.

합성물질의 구조 및 성질은 압력, 가스 투입량, 가스의 종류, 전압, 전압 바이어스 등의 플라즈마 공정 인자에 의해서 정밀하게 조절될 수 있는데 이런 성질을 이용하여 두께 방향에 대하여 물성을 점증적으로 변화시키는 구배층 구조를 제조할 수 있다. The structure and properties of composites can be precisely controlled by plasma process factors such as pressure, gas input, gas type, voltage, voltage bias, etc. Gradients that gradually change physical properties in the thickness direction using these properties Layer structures can be produced.

보편적으로 플라즈마를 발생시키는 방법은 전기장의 발생에 의한다. 플라즈마는 사용된 사용 전원 및 주파수 대역에 따라 직류 글로우 방전, 교류전기 (50~60Hz) 플라즈마, 오디오(kHz)-라디오(MHz) 주파수 플라즈마, 마이크로파 플라즈마(GHz) 방전으로 나눌 수 있다.In general, a method of generating a plasma is generated by an electric field. Plasma can be divided into direct current glow discharge, alternating current (50-60 Hz) plasma, audio (kHz) -radio (MHz) frequency plasma and microwave plasma (GHz) discharge, depending on the power source and frequency band used.

메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 벤젠 등은 수소화 카본 필름을 합성시키기 위하여 많이 이용되는 탄화수소 원료물질이며, 생성된 플라즈마 폴리머 들은 향상된 마이크로경도, 굴절율, 내마모성 등을 갖는다.Methane, ethane, ethylene, acetylene, benzene and the like are widely used hydrocarbon raw materials for synthesizing hydrogenated carbon films, and the resulting plasma polymers have improved microhardness, refractive index, abrasion resistance, and the like.

유기실리콘이나 할로카본, 금속포함 카본을 원료물질로 사용하여 중합된 플라즈마 폴리머에 대한 연구도 활발히 진행되어 왔다.Research into plasma polymers polymerized using organosilicon, halocarbon, and carbon containing metals as raw materials has been actively conducted.

유기실리콘 모노머들을 사용하여 생성된 플라즈마 폴리머 들은 우수한 열적, 화학적 안정성, 우수한 전기적, 광학적, 생체친화성 성질을 보인다.Plasma polymers produced using organosilicon monomers exhibit good thermal, chemical stability, good electrical, optical and biocompatible properties.

주로 많이 연구된 유기실리콘 모노머로는 silane, disiloxane (SiOSi), disilazane(SiNHSi), disilthiane (SiSSi)등이 있다.Mostly studied organosilicon monomers include silane, disiloxane (SiOSi), disilazane (SiNHSi), and disilthiane (SiSSi).

플라즈마 중합 반응은 글로우 방전 전에 모노머가 투입되는 경우가 많으며 보통 10 Torr 이하의 낮은 압력하에서 전기장에 의해서 글로우 방전이 형성된다.In the plasma polymerization reaction, monomers are often introduced before the glow discharge, and the glow discharge is usually formed by the electric field under a low pressure of 10 Torr or less.

플라즈마에 접한 원자, 라디칼, 이온들의 조각(fragment)들은 표면과 활성화가 강하다. 비록 이온화정도는 10-5 ~ 10-7 정도로 낮지만 하전된 입자들은 증착속도와 중합생성물의 화학구조를 결정하는데 매우 중요하다.Fragments of atoms, radicals, and ions in contact with the plasma have a strong surface and activation. Although the degree of ionization is as low as 10 -5 to 10 -7 , charged particles are very important for determining the deposition rate and the chemical structure of the polymerization product.

전자들은 가스분자들과 열역학적 평형을 이루지 않은 비평형 혹은 "Cold" 플라즈마를 만들기 때문에 결과적으로 가스 분자들의 온도는 상온과 유사하고 반응물이나 생성물의 열화가 발생하지 않기 때문에 열에 취약한 고분자 소재의 표면개질에 적용할 수 있다. The electrons create a non-equilibrium or "cold" plasma that is not in thermodynamic equilibrium with the gas molecules, and as a result, the temperature of the gas molecules is similar to room temperature and no degradation of reactants or products occurs. Applicable

펄스 플라즈마 중합 기술은 플라즈마 OFF 시간이 있기 때문에 표면처리 과정 중 샘플의 열이 올라가지 않아 고분자 소재가 가지고 있는 결점을 극복할 수 있는 중요한 대안이 될 수 있으며, 처리비용이 상대적으로 저렴하고 기재 종류에 관계없이 적용할 수 있고 접착력이 우수할 뿐만 아니라 3차원적인 형태의 기재를 처리할 수 있기 때문에 본 발명의 고분자 수지의 세포 접착성을 향상시키는 방법으로 이용하였다.Due to the plasma off time, the pulsed plasma polymerization technology is an important alternative to overcome the shortcomings of polymer materials because the heat of the sample does not rise during the surface treatment process. It was used as a method of improving the cell adhesion of the polymer resin of the present invention because it can be applied without being excellent and not only excellent adhesion but also can process a three-dimensional substrate.

본 발명에서 펄스 플라즈마 중합은 3분간 실시하였다. 사용된 고분자 수지인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 3M사의 pp2910 필름을 사용하였으며, 두께는 50 ㎛였다. 본 실험에서 모노머로 사용된 알릴아민(allylamine)은 Aldrich사의 99% 순도의 시약급을 사용하였으며 사용된 알릴아민의 기본적인 물성은 하기 표 1과 같다.In the present invention, pulsed plasma polymerization was performed for 3 minutes. Polyethylene terephthalate (PET), a polymer resin used, was used as a 3M pp2910 film, and its thickness was 50 μm. Allylamine (allylamine) used as a monomer in this experiment used a reagent grade of Aldrich's 99% purity, and the basic physical properties of the allylamine used are shown in Table 1 below.

Figure 112006033496140-pat00001
Figure 112006033496140-pat00001

기초 선행 실험결과를 바탕으로 고분자 표면을 손상시키지 않는 범위의 50watt 이하를 기본 처리 플라즈마 파워로 선정하였다.Based on the previous experimental results, 50 watt or less of the range which does not damage the surface of the polymer was selected as the basic treatment plasma power.

플라즈마 파워가 50watt 이상이 되었을 때에는 고분자 재료의 표면물성이 열화되어 고분자 필름의 왜곡이 발생하였고 또한 표면의 열화에 의하여 색상이 투명에서 황색으로 변함을 관찰할 수 있었다.When the plasma power was 50 watts or more, the surface properties of the polymer material were deteriorated and the polymer film was distorted, and the color was changed from transparent to yellow due to the surface deterioration.

본 발명에서 액체 기화기를 이용하여 알릴아민 모노머를 안정적이면서 정량적으로 플라즈마 반응기에 투입하였으며 플라즈마 중합반응 시의 플라즈마 특성을 진단하였다.In the present invention, the allylamine monomer was stably and quantitatively introduced into the plasma reactor using a liquid vaporizer, and the plasma characteristics during the plasma polymerization reaction were diagnosed.

펄스 pulse 플라즈마plasma 중합 실험 Polymerization experiment

듀티 사이클을 조절하는 펄스 플라즈마 중합에 의하여 만들어진 샘플에 대하여, 접촉각 및 세포 접착성 실험을 실시하였다.Contact angle and cell adhesion experiments were performed on samples made by pulsed plasma polymerization controlling the duty cycle.

펄스 플라즈마 중합 전에 산소 플라즈마 처리를 하였다. 300Hz의 주파수에서 듀티 사이클을 100%, 50%, 30%로 조절하여 펄스에 의한 효과를 알아보았다. 듀티 사이클을 변화시킴에 따라서 넓은 범위의 접촉각을 가질 수 있었다.Oxygen plasma treatment was performed prior to pulsed plasma polymerization. The duty cycle was adjusted to 100%, 50% and 30% at a frequency of 300 Hz to determine the effect of the pulse. By varying the duty cycle, it was possible to have a wide range of contact angles.

이는 펄스 실험에 의해 필요한 정도만큼의 표면에너지를 조절할 수 있다는 것을 의미하였다. 본 실험의 실시예 1(듀티 사이클: 50%, 파워: 10watt, 알릴아민: 2g/hr)일 경우에 접촉각이 41°로 비교적 높은 값을 보였으며 가장 우수한 세포 접착성을 나타내었다.This meant that the surface energy could be adjusted as needed by the pulse experiment. In the case of Example 1 (duty cycle: 50%, power: 10 watts, allylamine: 2 g / hr) of the experiment, the contact angle was relatively high (41 °) and showed the best cell adhesion.

실시예 1은 RF 플라즈마에 의해 얻어진 경우(비교예 4, 비교예 5)보다 더욱 우수한 세포 접착성을 나타내어 듀티 사이클 조절에 의한 세포 접착성의 향상 가능성을 확인할 수 있었다. 본 발명에서 중합속도는 20nm/min 정도였으며, 접촉각은 미처리 PET가 78°인 것에 비하여 26 ~ 42° 정도로 낮아졌다.Example 1 showed more excellent cell adhesion than that obtained by the RF plasma (Comparative Example 4, Comparative Example 5), confirming the possibility of improving cell adhesion by the duty cycle control. In the present invention, the polymerization rate was about 20 nm / min, and the contact angle was lowered by 26 to 42 degrees compared to 78 degrees of untreated PET.

본 실험에서 세포 접종은 아래 조건으로 수행하였으며, 세포 배양시간은 1일, 2일, 4일 후에 측정하였으며, 하기 표 2에서는 4일 후의 세포 갯수만을 표시하였다.Cell inoculation in this experiment was carried out under the following conditions, the cell culture time was measured after 1 day, 2 days, 4 days, Table 2 below shows only the number of cells after 4 days.

세포 접종 조건Cell inoculation condition

셀라인: FibroblastCell line: Fibroblast

배지: RPM I(Fibroblast) with 10% FBSMedium: RPM I (Fibroblast) with 10% FBS

배양 조건: 37℃, 5% CO2 Culture conditions: 37 ℃, 5% CO 2

접종 밀도: 4 * 104 cells/cm2 Inoculation Density: 4 * 10 4 cells / cm 2

세포 배양 시간: 1~4일Cell incubation time: 1-4 days

분석analysis

플라즈마 중합에 의하여 표면이 개질된 고분자 필름을 가지고 세포 배양을 실시하였으며, 세포 배양은 필름을 원형으로 절단한 후 PBS를 이용하여 평형시키는 과정을 가진 후 플라스크에서 배양 후 세포 개수를 센 후, 셀 접종 시와 1일, 2일, 4일이 지난 후에 혈구 계산기와 MTT 테스트에 의하여 세포 수를 계수하고 생체 적합성을 확인하였다.Cell culture was carried out using a polymer film whose surface was modified by plasma polymerization, and cell culture was made by cutting the film into a circular shape and equilibrating with PBS. After 1 hour, 2 days, and 4 days, the cell number was counted and biocompatibility was confirmed by a hemocytometer and MTT test.

또한, 본 발명은 다양한 모노머 유도체를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 아민계라면 어떠한 것이라도 무방하나, 알릴아민이 가장 바람직하다. In addition, the present invention may include various monomer derivatives. In the present invention, any amine may be used, but allylamine is most preferred.

본 발명의 표면처리방법 및 고분자 의료용 용구는 모양을 제한하지는 않지만 판형(시트형)형태가 가장 바람직하다. The surface treatment method of the present invention and the polymeric medical device are not limited in shape, but the plate-like form is most preferred.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만, 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the specific method of the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited only to these Examples.

실시예Example

본 실시예 및 비교예에서 알릴아민 투입량은 2g/hr였으며 RF Generator(13.56MHz)를 사용하였다. 펄스 플라즈마 중합전 챔버내 압력을 20 mTorr이하까지 유지시켰다가 기화된 모노머를 투입하였으며 펄스 플라즈마 중합을 실시하였으며 공정압력은 250 mTorr였다.In this example and the comparative example, the allylamine input amount was 2 g / hr and an RF generator (13.56 MHz) was used. The pressure in the chamber was kept below 20 mTorr before the pulsed plasma polymerization, vaporized monomer was added thereto, and the pulsed plasma polymerization was carried out. The process pressure was 250 mTorr.

실시예Example 1 One : :

플라즈마 중합에 의하여 3분간 처리하였으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트는 3M사의 pp2910 필름을 사용하였다. 두께는 50㎛였다. 구체적인 실험방법은 하기 표2와 같다.The mixture was treated for 3 minutes by plasma polymerization, and polyethylene terephthalate was used as a 329 pp2910 film. The thickness was 50 μm. Specific experimental methods are shown in Table 2 below.

실시예Example 2 내지 4 2 to 4 ::

상기 실시예 1의 방법과 동일하게 실시하되, 주파수와 듀티 사이클을 조절하였다.In the same manner as in Example 1, but the frequency and duty cycle was adjusted.

비교예Comparative example 1 내지 5 1 to 5 ::

비교예 1은 미처리 샘플이며, 다른 별도의 처리를 하지 않고 단지 알코올로 세정한 후 샘플을 건조하여 사용한 결과이다. 비교예 2에서 비교예 5는 하기 표 2와 같다.Comparative Example 1 is an untreated sample, which is a result of only washing with alcohol and then drying the sample without any other treatment. Comparative Example 5 in Comparative Example 2 is as shown in Table 2.

실시예Example 5 5 ::

폴리에틸렌테레프탈레이트 대신에 폴리스티렌 수지(150㎛ 필름)를 사용하였다.Polystyrene resin (150 µm film) was used instead of polyethylene terephthalate.

Figure 112006033496140-pat00002
Figure 112006033496140-pat00002

상기 표 2는 각 실시예 및 비교예의 실험 조건 및 결과를 나타내는 것으로, 상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 플라즈마 처리에 의한 모든 경우에 있어서 접촉각이 낮은 값을 보이며, 특히 동일조건에서 듀티 사이클이 감소함에 따라, 즉 플라즈마 ON 시간이 감소함에 따라, 접촉각이 높아짐을 볼 수 있다. 상기 표 2의 결과를 비교해 보면 접촉각의 크기가 유사하다고 하더라도 세포 접착성은 차이를 보여주고 있으며, 접촉각의 차이가 큰 경우에도 거의 유사한 세포 접착성을 갖는 것을 볼 수 있다. 따라서 접촉각과 세포 접착성 간의 상호관련성이 낮음을 알 수 있었다.Table 2 shows the experimental conditions and results of the Examples and Comparative Examples, as shown in Table 2, the contact angle is low in all cases by the plasma treatment, especially the duty cycle is reduced under the same conditions Accordingly, it can be seen that as the plasma ON time decreases, the contact angle becomes higher. Comparing the results of Table 2, even though the contact angles are similar in size, the cell adhesion shows a difference, and even when the contact angle is large, it can be seen that the cell adhesion is almost similar. Therefore, the correlation between contact angle and cell adhesion was low.

본 발명은 펄스 플라즈마 및 아민계 물질을 전구체로 사용한, 고분자 수지 표면을 개질하여 세포 접착성이 우수한 표면을 갖게 하는 표면처리 방법에 관한 것으로서 세포 접착성이 우수하고 세포의 성장 조절이 가능하므로 각종 의료용구나 생체재료 제품 개발에 널리 활용될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment method of modifying the surface of a polymer resin using a pulsed plasma and an amine-based material as a precursor, thereby providing a surface having excellent cell adhesion. It can be widely used in biomaterial product development.

Claims (5)

10 와트(watt), 300Hz의 펄스 주파수 및 30~60%의 듀티 사이클을 유지하면서, 아민계 모노머를 사용한 펄스 플라즈마 중합 방법으로 고분자 수지를 표면 처리하는 방법. A method of surface treatment of a polymer resin by a pulsed plasma polymerization method using an amine monomer while maintaining a 10 watt pulse frequency of 300 Hz and a duty cycle of 30 to 60%. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 아민계 모노머는 알릴아민(allylamine)인 것을 특징으로 하는 고분자 수지의 표면처리 방법.The amine monomer is an allylamine (allylamine) surface treatment method of a polymer resin, characterized in that. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 고분자 수지는 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐 및 폴리올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 고분자 수지의 표면처리 방법.The polymer resin is a surface treatment method of a polymer resin, characterized in that at least one resin selected from the group consisting of polystyrene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride and polyolefin. 삭제delete 제 1항의 표면처리 방법으로 표면을 개질시킨 고분자 수지를 포함하는 세포의 접착 및 성장을 조절하는 세포 접착용 담체.Cell adhesion carrier for controlling the adhesion and growth of cells comprising a polymer resin surface-modified by the surface treatment method of claim 1.
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