KR101072476B1

KR101072476B1 - 코어-쉬스 구조의 나노파이버 제조방법

Info

Publication number: KR101072476B1
Application number: KR1020080129817A
Authority: KR
Inventors: 정운룡; 조은민
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2011-10-11
Also published as: KR20100071187A

Abstract

본 발명은 원스텝 싱글 노즐 전기방사 기술을 이용하여 코어-쉬스 구조의 고분자 파이버를 제조하는 방법, 및 선형으로 배열된 고분자 입자 코어와 상기 고분자 입자 코어를 감싸는 고분자 쉬스로 이루어지고 상기 고분자 입자 코어는 형광염료 또는 약물 등 활성 성분이 담지된 것을 특징으로 하는 코어-쉬스 구조의 파이버에 관한 것이다.

전기방사, 코어-쉬스 파이버, 콜로이드 배열, 멀티-활성제 전달, 방출 컨트롤, 전달 프로그램

Description

코어-쉬스 구조의 나노파이버 제조방법{A METHOD FOR PREPARING POLYMERIC CORE-SHEATH NANOFIBERS}

본 발명은 전기방사 기술을 이용하여 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 원스텝 싱글 노즐 전기방사 기술을 이용하여 코어-쉬스 구조의 고분자 파이버를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 선형으로 배열된 고분자 입자 코어와 상기 고분자 입자 코어를 감싸는 고분자 쉬스로 이루어지고 상기 고분자 입자 코어는 형광염료 또는 약물 등 활성 성분이 담지된 것을 특징으로 하는 코어-쉬스 구조의 파이버에 관한 것이다.

최근 고분자 나노파이버는 약물의 넓은 범위, 효율적인 약물전달을 위한 3D 매트형태의 높은 표면적, 그리고 구조적인 전달 매개체의 제조 용이함 등으로 인해 약물 전달 어플리케이션에서 중요한 관심을 모으고 있다. 나노파이버 제조방법 중, 전기방사(electrospinning)는 파이버의 직경을 마이크로미터에서 나노미터까지 자유롭게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 간단한 조건에서 연속 공정으로 대량 생산이 가능하기 때문에 광범위한 연구가 이루어져 왔다. 또한, 내츄럴한 조직지지 체(natural extracellular matrix)를 닮은 독특한 다공성 구조는 조직공학 스케폴드의 발달과 인공기관 기구의 뚜렷한 후보로 고려되었다. 전기방사 나노파이버는 또한 상처 소독, 인공 기관 및 다기능 멤브레인을 위해 유용한 것으로 여겨진다. 따라서, 현재 전기방사 나노파이버는 생친화성 및 생분해성 폴리머로부터 그것의 복합체까지 다변화하고 있다.

현재, 전기방사 나노파이버를 이용한 바이오 및 의약 분야 적용은 약물전달과 조직공학 스캐폴드에 주로 집중되어 있다. 상기 두 적용 분야는 약물방출에 대한 효과적인 약물 주입과 정밀한 컨트롤을 요구한다. 이상적인 전달시스템에서는, 다수의 약물이 파이버 매트릭스 안에 안전하게 주입되어야 하고 각 약물의 방출은 독립적으로 제어되어야 한다. 그러나 대부분의 경우 나노파이버에 단 하나의 약물을 주입하고 주입된 약물의 방출 거동을 제어하는데 관련된 것으로서, 약물은 고분자 용액에 녹아 전기방사된 나노파이버에 함유된다. 이 과정 동안에, 약물의 상당한 양은 방출 거동을 제어하기 어렵고 재현성을 보장할 수 없는 나노파이버의 표면에 존재한다[a) E. R. Kenawy, G. L. Bowlin, K. Mansfield, J. Layman, E. Sanders, D. G. Simpson, G. E. Wnek, J. Control. Rel. 2002, 81, 57. b) X. Xu, L. Yang, X. Wang, X. Chen, Q. Liang, J. Zeng, X. Jing, J. Control. Rel. 2005, 108, 33. c) W. G. Cui, X. H. Li, X. L. Zhu, G. Yu, S. H. Zhou, J.Weng, Biomacromolecules 2006, 7, 1623.]. 양친성(amphiphilic) 블럭 공중 합체의 나노파이버[a) T. Fujiwara, Y. Kimura, Macromol. Bioscience, 2002, 2, 11. b) Y. K. Luu, K. Kim, B. S.Hsiao, B. Chu, M. Hajuiargyrou, J. Contro. Rel. 2003, 89, 341. c) K. Kim, Y. K. Luu, C.Chang, D. Fang, B. s. Hsiao, B. Chu, M. Hadjuargyrou, J. Control. Rel. 2004, 98, 47. d) T. G.Kim, T. G. Park, Biotechnol. Prog. 2006, 22, 1108.]와 친수성/소수성 복합성 나노파이버[a) H. Jiang, D. Fang, B. S. Hsiao, B. Chu, W. Chen, Biomacromolecules 2004, 5, 326. b) Y.Ito, H. Hasuda, M. Kamitakahara, C. Ohtsuki, M. Tanihara, I. K. Kang, O. H. Kwon, J.Biosci. Bioeng. 2005, 100, 43.]로 약물 방출 제어력을 개량하기 위해 보고되었으나, 약물 방출을 제어하는 것이 용이하지 않다.

종래 나노파이버에 비해 코어-쉬스 구조는 약물 방출 거동을 보다 효과적으로 제어할 수 있다는 점에서 유리하여 많은 연구가 이루어져 왔다. 종래 코어-쉬스 나노파이버 제조방법 중 이미 만들어진 나노파이버에 화학기상증착법(CVD) 등의 후속 공정을 통하여 코팅층을 형성하는 방법이 있지만 공정이 복잡한 문제점이 있다. 이에 비하여 동축 전기방사(coaxial electrospinning)법은 코어-쉬스 나노파이버를 생산할 수 있는 원-스텝 과정으로 제시되었다[D. Li, Y. Xia, Nano Lett. 2004, 4, 933.]. 상기 동축 전기 방사는 코어층을 형성하는 물질을 주입하는 노즐과 시스층을 형성하는 물질을 주입하는 노즐을 동축 상에 설치하여 전기방사법으로 한번에 코어-시스 구조를 형성하는 것이다. 동축 전기방사에는 안쪽(inner) 부분에 들어가는 고분자 용액(솔루트 및 솔벤트)과 바깥쪽(outer) 부분에 들어가는 고분자 용액(솔루트 및 솔벤트)을 따로 제조해야하고 이로 인하여 고려해야할 컨트롤 팩터가 싱글-노즐 전기방사보다 많아지게 됩니다. 안쪽(inner)과 바깥쪽(outer)간의 유량(flow rate), 용매 증발(solvent evaporation) 차이와 안쪽(inner) 고분자와 바 깥쪽(outer) 용매와의 상용성, 그 반대인 바깥쪽(outer) 고분자와 안쪽(inner) 용매와의 상용성 등을 모두 맞추어주어야 하는 불리한 점이 있다.

한편, 싱글-노즐 전기방사에 의해 2종 이상의 중합체로 이루어진 나노파이버를 제조하는 기술로서 대한민국 공개특허 제2007-0108408호에는 콜로이드 상 분산액의 전기방사에 의한 나노섬유 및 메조섬유의 제조 방법이 공지되어 있다. 상기 특허의 나노섬유 및 메조섬유 제조방법은 임의로 수성 매질 내에 추가로 1종 이상의 수용성 중합체를 함유하는, 1종 이상의 본질적으로 수불용성인 중합체의 콜로이드상 분산액을 전기방사하여 물에 대한 안정성이 향상된 섬유를 제조하는 것으로서, 코어-쉬스 구조로 제어된 고분자 파이버를 제조하는 것에 대하여는 기재되어 있지 않다.

또한 코어-쉬스 구조의 파이버의 의약적 적용성을 확대하기 위하여는 다중의 약물을 주입할 수 있으면서 주입된 약물의 방출을 독립적으로 제어하는 기술이 필요하지만 현재까지 이러한 약물 방출 제어 시스템은 거의 보고되지 않았다.

본 발명에서는 싱글-노즐 전기방사법을 이용하여 고분자 입자 코어가 내부에 선형으로 배열된 코어(core)-쉬스(sheath) 구조의 고분자 파이버를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명에서는 다수의 활성 성분을 독립적으로 주입할 수 있고, 주입된 활성 성분이 독립적인 방출 패턴을 나타내며, 한 가지 활성 성분이 주입될 경우에도 코어 물질의 종류와 혼합비를 조절함으로써 원하는 방출 패턴을 가지도록 할 수 있는 코어-쉬스 구조의 고분자 파이버를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 원스텝 싱글 노즐 전기방사 기술을 이용하여 코어-쉬스 구조의 고분자 파이버를 제조하는 방법 및 상기 제조 방법으로부터 제조되는 코어-쉬스 구조의 파이버를 제공한다.

본 발명자들은 전기방사용 고분자 용액 내에 함유된 용매에 의해 활성 성분을 담지하거나 담지하지 않은 고분자 입자가 팽윤(swelling)되는 경우, 팽윤된 고분자 입자 및 고분자 용액을 포함하는 분산액을 전기방사하였을 때 팽윤된 고분자 입자가 내부에 선형으로 패킹되면서 코어를 형성하고 고분자 용액에 용해되어 있던 고분자가 쉬스를 형성함으로써, 한 번의 공정으로 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조할 수 있음을 발견하였다. 이는 분산액 내 존재하는 고분자 입자가 고분자 용액 내 용매에 의해 팽윤되면서 고분자 입자의 습윤성이 향상되고 이로 인해 분산액 내에서의 안정성이 향상됨으로써 고분자 입자 간의 응집이 일어나지 않은 콜로이드 상태의 분산액으로 유지되며, 이를 전기 방사하는 경우 용매의 증발에 의해 쉬스를 형성하는 고분자의 응축으로 인해 콜로이드 상으로 존재하던 고분자 입자의 상분리가 일어나면서 파이버 내부에 패킹되는 것으로 해석된다.

본 발명에 따른 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법은 구체적으로 쉬스(sheath)용 고분자가 용해된 고분자 용액을 제조하는 단계, 상기 고분자 용액에 코어(core)용 고분자 입자를 첨가하여 코어용 고분자 입자가 팽윤(swelling)된 분산액을 제조하는 단계, 및 상기 분산액을 싱글 노즐 전기 방사법으로 전기 방사하여 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 코어-쉬스 구조의 파이버는 형광염료 또는 약물로부터 선택되는 활성성분이 담지된 고분자 입자가 선형으로 배열된 코어(core), 및 상기 코어를 감싸는 고분자 쉬스(sheath)를 포함한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법은 하기의 제조단계를 포함한다.

a) 쉬스(sheath)용 고분자가 용해된 고분자 용액을 제조하는 단계;

b) 상기 고분자 용액에 코어(core)용 고분자 입자를 첨가하여 코어용 고분자 입자가 팽윤(swelling)된 분산액을 제조하는 단계; 및

c) 상기 분산액을 싱글 노즐 전기 방사법으로 전기 방사하여 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조하는 단계.

상기 a)단계는 쉬스(sheath)용 고분자가 용해된 고분자 용액을 제조하는 단계이다. 고분자 용액은 쉬스용 고분자를 용해할 수 있고 코어용 고분자 입자를 팽윤시킬 수 있는 용매를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 용매로는 N,N-디메틸포름아미드(DMF), 클로로포름, 아세톤, 테트라하이드로퓨란(THF), 에탄올, 물 등의 극성 용매, 헥산, 톨루엔 등 탄화수소계 비극성인 용매에 이르기 까지 다양한 용매의 사용이 가능하며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 쉬스용 고분자는 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리카프로락톤(PCL) 등을 사용할 수 있으며, 바이오 및 의약 분야의 적용에 있어서는 생체 친화성이 우수한 고분자를 사용하는 것이 적합하다.

상기 a) 단계의 고분자 용액은 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 등의 실리콘알콕사이드, 티타늄이소프로폭사이드 등의 티타늄알콕사이드와 같이 무기산화물 전구체를 더 함유할 수 있다. 상기 무기산화물 전구체를 사용하는 경우 이를 사용하지 않는 경우에 전기 방사 동안 솔-겔 반응에 의해 비해 보다 빠르게 방사된 고분자 파이버를 건조시킬 수 있다.

상기 b) 단계는 a)단계에서 제조한 고분자 용액에 코어(core)용 고분자 입자를 첨가하여 코어용 고분자 입자가 팽윤(swelling)된 분산액을 제조하는 단계이다.

상기 팽윤은 코어용 고분자 입자가 용매를 흡수하여 부피가 증가한 상태를 의미한다. 팽윤에 의하여 코어용 고분자 입자는 고분자 용액 내에서 안정적으로 존재하게 된다.

상기 코어용 고분자 입자는 제한을 둘 필요는 없으며, 고분자 용액 내 존재하는 용매에 의해 팽윤될 수 있는 고분자로서 가교된 고분자 입자가 바람직하다. 코어용 고분자 입자로는 폴리(p-크실릴렌), 폴리비닐리덴 할라이드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(에틸렌/프로필렌)(EPDM), 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리카복실산, 폴리술폰산, 술페이트화 폴리사카라이드, 폴리락타이드, 폴리글리코사이드, 폴리아미드, 폴리(알킬)스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴아미드, 폴리이미드, 폴리페닐렌, 폴리실록산, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤조티아졸, 폴리옥사졸, 폴리술파이드, 폴리에스테르아미드, 폴리아릴렌비닐렌, 폴리에테르 케톤, 폴리우레탄, 폴리(알킬)아크릴레이트, 폴리(알킬)메타크릴레이트, 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리메타크릴로니트릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리테트라플루오로에틸렌, α-올레핀의 단독중합체 또는 공중합체, 또는 이들의 조합물로 이루어진 입자에서 선택되는 1종 이상이 분산액 내 함유될 수 있다.

용도에 따라서 상기 코어용 입자의 물리적, 화학적 성질을 조절하여 사용할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 소수성을 가지는 코어용 고분자 입자로서 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 입자를, 친수성을 가지는 코어용 고분자 입자로서 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드) 입자를 선택하여 사용하였고, 이들을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.

상기 b)단계에서 제조된 분산액 내 코어용 고분자 입자의 함량은 30중량%이하, 보다 구체적으로는 0.05 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 코어용 고분자 입자의 함량이 적은 경우에는 코어용 입자가 연결된 선형 코어구조가 얻어지기 어렵지만 코어용 입자가 내부에만 존재하므로 약물의 배출을 조절하는 데는 문제가 없다. 코어용 고분자 입자 함량이 30중량%를 초과하여 너무 많은 경우에는 코어용 고분자 입자가 코어 이외의 영역에도 위치할 수 있어 코어-쉬스 구조의 파이버 형성이 용이하지 않을 수 있다. 코어-쉬스 구조의 파이버 형성이 더욱 용이하도록 하기 위하여 10중량% 이하로 함량을 조절하는 것이 더욱 바람직하며, 코어가 연결된 선형 코어를 형성하기 위하여 0.2중량% 이상으로 함량을 조절하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 b)단계에서 제조된 분산액 내 쉬스용 고분자의 함량은 5 ~ 40중량%이며, 쉬스용 고분자의 분자량에 따라 상기 범위에서 조절하여 사용할 수 있다. 상기 함량 범위로 쉬스용 고분자의 함량을 조절하여야 코어-쉬스 구조의 파이버 형성이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

상기 c)단계는 b)단계에서 제조된 분산액을 싱글-노즐 전기 방사하여 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조하는 단계이다. 상기 싱글-노즐 전기 방사는 통상적인 전기 방사방법을 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 사용되는 콜로이드상 분산액은 전압원의 한 전극에 연결된 노즐을 통해 노즐 출구로부터 떨어져 배열된 상대 전극으로 낮은 압력 하에 당업자에게 공지된 모든 방법으로, 예를 들어 분산액의 압출에 의해 전기방사될 수 있다. 상기 노즐의 내경은 큰 변수는 아니며, 수 십 마 이크로 미터에서 수 밀리미터의 내경까지 모두 사용이 가능하다.

상기 코어용 고분자 입자는 형광염료 또는 약물에서 선택되는 활성 성분이 담지된 것일 수 있다. 서로 다른 활성 성분이 담지된 고분자 입자가 혼합된 경우, 또는 동일한 활성 성분이 서로 다른 고분자 입자에 담지된 경우, 서로 다른 활성 성분이 서로 다른 고분자 입자에 혼합된 경우 등 다양한 활성 성분이 다양한 고분자 입자에 담지될 수 있고 이들은 각각 독립적으로 활성 성분을 방출하게 된다. 따라서 하나 이상의 활성 성분에 대하여 목적하는 방출 패턴에 따라 고분자 입자의 종류 및 이들의 혼합비를 조절함으로써 활성 성분의 방출 패턴을 제어할 수 있다.

또한 활성 성분의 방출을 미세하게 조절하기 위하여 상기 코어용 고분자 입자는 소수성 고분자 입자 및 친수성 고분자 입자의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 소수성 고분자 입자로는 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 입자를, 상기 친수성 고분자 입자로는 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드) 입자를 예로 들 수 있다.

상기 형광염료는 피롤계 (프탈로시안, 비타민, 포피린, 헤마틴 등), 크산텐(Xanthene) 계 (플루오레신, 로다민), 산화-환원 염 (아조벤젠, 아트라퀴논, 페로센, 트리비스피리디닐 루테늄), 폴리엔(다이페닐 아세틸렌, 카로틴, 다이페닐 부타다인), 핵산염(아데닌, 사이토신, 구아닌, 우라실, 사이민), 옥사진 (나일 블루, 옥사진), 폴리사이클릭(페닐에틸 안트라센, 다이페닐 안트라센, 나프탈렌, 파이렌), 로다민계 화합물, 아미노산 화합물 (히스티딘, 페닐알라딘, 타이로신) Ru 계열의 착화합물 등 사용되는 콜로이드의 종류에 친수성 소수성 형광염료 모두 가능하 다. 상기 형광염료 또는 약물에서 선택되는 활성 성분은 코어용 고분자 입자를 팽윤시킬 수 있고 상기 활성성분이 용해 가능한 용매 하에서 혼합함으로써 고분자 입자에 활성 성분을 담지할 수 있다.

상기 약물은 화장료에 함유되는 생리활성 성분이나 치료용 약물을 모두 포함할 수 있다. 상기 생리활성 성분으로는 L-아스코빈산(L-ascrobic acid), 에피칼로카테킨-3-갈레이트(epigallocatechin-3-Gallate) 및 그 유도체, 레티놀, 레티닐 아세티이트, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤, 토코페릴 아세테이트, 토코페릴 리놀레이트, 토코페릴 니코티네이트, 리놀레익산, 코엔자임 Q-10, 레즈베라트롤 ((E)-5-[2-(4-hydroxyphenyl ethenyl)]-1,3-benzene diol 3,4,5-trihydroxy stilbene), 리포익산, 감초추출물, 티몰 트리메톡시산남메이트(Thymol Trimethoxycinnamate), 커큐민(Curcumin), 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocurcumin), 올레아놀릭산(Oleanolic acid), 어솔릭산(Ursolic acid), 베툴린(Betulin), 베툴린산(Betulinic acid), 디오스메틴(Diosmetin), 케르세틴(Quercetin), 리코펜(Lycopene), 캄페롤 (4'-5,7-trihydroxy flavonol), IBIP-02 (3,5,7-Trihydroxy-4'-methoxy-8-prenylflavone), 루테오린(Luteolin), 에틸(4-(2,3-디하이드로-1H-인덴-5-카복시아미도) 벤조에이트(Ethyl(4-(2,3-dihydro-1H-indene-5-carboxyamido) benzoate) 가운데 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 예로 들 수 있으며, 상기 치료용 약물로는 고분자량 약물 (단백질, 치료용 고분자, 세포 growth factor)과 저분자량 약물 (Bleomycin, tumor necrosis factor, mitomycin, 시스플라스팀, 독소루비신, 도노루비신, 플루오로우라실, 아클라루비신, 빈데신, 루보실, 탁솔, 에토 팝사이드, 리조자임, 암포테리신, 피렌, 등) 또는 이의 혼합물을 예로 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 형광염료 또는 약물로부터 선택되는 활성성분이 담지된 고분자 입자가 선형으로 배열된 코어(core), 및 상기 코어를 감싸는 고분자 쉬스(sheath)를 포함하는 코어-쉬스 구조의 파이버를 제공한다. 상기 고분자 입자 코어는 친수성 고분자 입자, 소수성 고분자 입자 또는 이의 혼합물로부터 선택된다. 상기 고분자 입자가 친수성 고분자 입자 및 소수성 고분자 입자의 혼합물인 경우, 친수성 고분자 입자 및 소수성 고분자 입자의 비율을 조절하여 활성 성분의 방출을 미세하게 조절할 수 있다. 또한, 상기 고분자 입자 코어는 서로 다른 활성 성분을 담지한 고분자 입자의 혼합물을 사용하여 서로 다른 활성 성분을 독립적으로 배출할 수 있다.

상기 고분자 쉬스는 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리카프로락톤(PCL), 또는 이들의 혼합물, 또는 이들과 무기산화물의 복합체로부터 선택될 수 있으며, 상기 무기산화물은 실리콘산화물(SiOx) 또는 티타늄산화물(TiOx)일 수 있다.

본 발명에 따른 코어-쉬스 구조의 고분자 파이버 제조방법은 싱글-노즐 전기방사법을 이용하여 고분자 입자 코어가 내부에 선형으로 배열된 코어-쉬스 파이버를 원-스텝으로 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 코어-쉬스 구조의 파이버는 다수의 약물을 독립적으로 주입할 수 있고, 주입된 약물이 독립적인 방출 패턴을 나타내며, 한 가지 약물이 주입될 경우에도 코어 고분자 입자의 종류와 혼합비를 조절함으로써 원하는 방출 패턴을 가지도록 할 수 있는 장점이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 코어에 고분자 입자가 배열된 코어-쉬스 나노파이버 제조 모식도이다. 가교된 고분자 입자를 고분자 용액에 첨가하여 상기 고분자 입자가 팽윤(swelling)된 상태로 존재하는 분산액을 싱글 노즐을 통하여 전기방사한다. 파이버의 중앙 지역에 상기 팽윤된 고분자 입자가 패킹되어 코어를 형성함으로써 코어-쉬스 파이버를 생성할 수 있다. 또한, 각각의 활성제가 들어있는 다른 고분자 입자는 각각의 활성물질의 독립적인 배출의 컨트롤을 제공할 수 있다. 코어용 고분자 입자의 크기, 쉬스용 고분자 용액의 코어용 고분자 입자와의 친화성, 및 빠른 용매 증발로 인해 코어용 고분자 입자와 쉬스용 고분자 용액 사이의 계면장력에 의한 상분리 등에 의하여 코어-쉬스 파이버의 형태가 결정된다.

도 2는 고분자 쉬스에 의해 감싸진 가교된 PMMA 입자의 SEM 이미지로서, 도 2A는 PMMA 입자가 소량 들어간 PVAc/TiOx 파이버, 도 2B는 PMMA 입자가 소량 들어간 폴리아크리로니트릴(PAN) 파이버, 도 2C는 PMMA 입자가 대량 들어간 PAN 파이버, 도 2D는 열적 가공에 의해 PMMA 입자가 제거된 PAN 파이버의 이미지이다. 소량 의 PMMA 입자가 들어간 경우 끈(string)을 형성했고, 다량이 들어간 경우 PMMA 입자가 조립되어 PMMA 입자가 연결된 패킹을 형성하였다. 두 경우에, PAN 솔루션에서 팽윤된 PMMA 입자는 PAN 쉬스에 의해 완벽하게 감싸였다. 1 μm 보다 두꺼운 파이버는 표면 상태가 매끄럽고, PMMA 입자 코어는 PAN에 의해 완전하게 감싸졌다. 도 2D는 400 ℃에서 열처리하여 PMMA 입자 코어를 제거한 PAN 파이버로서 속이 빈 파이버 형상을 나타내며, 이로부터 파이버가 코어-쉬스 구조임을 알 수 있다. 도 2D에서 보이는 구멍은 400도로 가열시 PMMA 파티클이 연소되면서 얇게 감싸는 폴리머 부분이 수축되어 생긴 것이다.

바이오 분야 및 의약 분야의 적용을 위하여 다중 활성제의 로딩 가능성 및 각각의 활성제의 방출 거동을 확인하기 위하여 쉬스 고분자로서 생분해성 고분자로 널리 이용되는 폴리카프로락톤(PCL)을 사용하고, 코어 부분에 들어갈 고분자 입자로서 폴리엔아이소프로필아크릴아마이드(PNIAPm) 마이크로겔을 종래 문헌(E. C. Cho, J.-W. Kim, A. Fernandez-Nieves, D. A. Weitz, Nano Lett. 2008, 8, 168)을 참조하여 만들었다. PCL을 클로로포름에 용해시킨 고분자 용액에 상기 PNIAPm 입자를 분산시킨 후 8.0 kV 에서 10 μL/min 조건으로 싱글 노즐 전기방사하여 코어-쉬스 파이버를 제조하였다. PNIAPm 입자의 자리를 광학으로 확인하기 위하여 형광염료인 플루오레세인을 PNIPAm 입자에 담지시켰다.

도 3은 PCL 쉬스와 플루오레세인이 담지된 PNIPAm 마이크로겔 입자 코어로 이루어진 코어-쉬스 파이버의 컨포컬(confocal) 레이저 이미지이다. 도 3A는 파이버의 형광 이미지이고, 도 3B는 형광 모드와 광학 모드의 이미지 조합이며, 도 3C 는 도 3B의 확대이미지, 도 3D는 PCL을 클로로폼으로 제거한 후의 컨포컬 이미지이다.

도 3A 내지 3C를 참조하면 빨간색 선이 파이버의 중앙에서 지속적으로 이어진 것으로부터 파이버의 중앙 지역에 PNIPAm 마이크로젤 입자가 선형으로 배열되어 있음을 알 수 있다. 도 3B의 확대 이미지는 도 3C에서 볼 수 있다. 명확하게 파이버의 코어-시스 구조가 확인되었다. 파이버의 직경은 3.3 μm 이고 파이버 코어의 직경은 1 μm 이었고, PNIPAm 하이드로겔 입자가 가깝게 패킹되어 있다. PNIPAm 하이드로겔 콜로이드의 형태는 나노파이버를 녹여서 확인하였다. 슬라이드 글래스 위에 전기방사한 파이버를 PCL을 녹이기 위해 클로로포름에 침지한 후 공기 중에서 건조하였다. PCL 쉬스는 즉시 녹았으며, PCL을 제거한 파이버의 컨포컬이미지로부터 PNIPAm 하이드로겔 입자가 물리적인 접촉으로 모여 있었음을 유추할 수 있다.

여러가지 활성 성분은 고분자 입자에 독립적으로 담지함으로써 코어-쉬스 파이버에 포함시킬 수 있다. 또한. 고분자 입자에 담지된 활성 성분의 방출 거동은 고분자 입자의 물리적 성질과 화학적 구조에 의해 제어 가능하다. 이를 확인하기 위한 실험으로서 물리적 성질 및 화학적 구조가 상이한 PNIPAm 하이드로겔 입자와 가교된 PMMA 입자에 각각 활성성분을 담지한 후 코어-쉬스 나노파이버를 제조하여 활성 성분의 방출 거동을 확인하였다. 친수성 약물은 물에서의 스웰링/디스웰링 거동에 의해 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지할 수 있다. 아세톤 등 유기용매에서의 팽윤에 의해 PNIPAm 하이드로겔 입자에 소수성 약물도 담지할 수 있다. 한편 PMMA 입자는 아세톤, 클로로폼, DMF 등 다양한 유기용매에서 팽윤되므로 상기 용매에 녹 는 친수성 또는 소수성 약물의 로딩이 가능하다. 고분자 입자 코어에서의 활성성분 방출 거동과 비교하기 위하여, 로다민 B와 플로오레세인 등과 같은 수용성 염료를 PMMA 입자와 PNIPAm 입자에 담지하였다. PNIPAm과 PMMA에 염료를 로딩하기 위해 각각 물과 아세톤이 사용되었다. 두 염료 모두 물에 즉시 녹기 때문에, 서로 다른 방출 거동을 보이는 것은 고분자 입자를 이루는 물질의 차이에 의한 것으로 생각할 수 있다.

형광염료가 각각 담지된 PMMA 입자 및 PNIPAm 입자를 동일한 중량으로 혼합하여 PCL 방사용액에 첨가한 후 코어-쉬스 파이버를 제조하였으며 제조된 파이버의 컨포컬 레이저 이미지를 도 4에 나타내었다.

도 4는 가교된 PMMA 입자와 PNIPAm 마이크로겔 입자가 섞여서 코어에 들어간 PCL 기반의 파이버로서, 도 4A는 로다민 B가 들어간 PNIPAm 마이크로겔 입자 코어, 도 4B는 플루오레세인이 들어간 PMMA 입자 코어, 도 4C는 플루오레세인이 들어간 PNIPAm 마이크로겔 입자 코어, 도 4D는 로다민 B가 들어간 PMMA 입자 코어인 경우이다. 도 4를 참조하면 PNIPAm과 PMMA 입자가 상 분리 없이 전기 방사된 파이버 안에 섞여 배열되어 있음을 알 수 있다. 코어에 있는 로다민 B 및 플루오레세인의 분포는 미세한 간격이 다른 것을 제외하고 거의 동일하다. 도 4의 결과로부터 싱글 노즐 전기방사에 의해 코어-쉬스 파이버에 다중 활성성분이 독립적으로 로딩 가능하다는 것을 알 수 있다.

코어-쉬스 파이버로부터의 활성 성분의 방출 거동은 고분자 입자 코어의 물리적 및 화학적 성질에 의지한다. 고분자 입자 코어를 변화시키면서 제조된 PCL 파 이버에서 고분자 입자 코어에 담지된 로다민 B의 방출 거동을 관찰하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 파이버는 조밀한 3D 매트를 만들기 위해 슬라이드 글래스에 받았으며 전기방사한 파이버 매트를 25도씨의 PBS 버퍼 솔루션에 담가서 염료(로다민 B)의 방출 거동을 확인하였다.

도 5는 염료 담지 방식에 따른 PCL 파이버의 로다민 B의 방출 거동을 나타낸 것으로서, 도 5(1)는 고분자 입자 코어 없이 PCL 파이버 내에 염료가 단순 분산된 경우, 도 5(2)는 염료가 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지된 경우, 도 5(3)는 염료가 PMMA 입자와 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지된 경우, 도 5(4)는 염료가 PMMA 입자에 담지된 경우이다. 순수한 PCL 파이버의 염료는 1시간 내에 즉시 30% 방출되었고 그 후에는 느려졌다. 이는 다량의 염료가 파이버의 표면에 존재하여 초기의 폭발적인 방출을 피할 수 없기 때문이다. 코어-쉬스 파이버에서는, 순수한 PCL과 비교하였을 때 초기의 폭발적인 방출은 많이 느려졌다. 이는 염료가 파이버 내부의 고분자 입자 코어에 국한적으로 분포되어 있는 결과이다. PMMA 입자 코어인 경우(도 5(4))가 염료의 방출 속도가 가장 낮게 나타났는데,이는 PMMA 입자의 소수성과 고체 성질로 염료의 확산이 지체되기 때문으로 해석된다. 반면 친수성의 PNIPAm 입자는 염료의 외부 확산을 높이는 물을 즉시 흡수하여, PMMA보다 빠른 방출 속도를 가져온다. PNIPAm과 PMMA 콜로이드의 조합은 각각을 단독으로 사용하는 경우에 대하여 중간 정도의 방출 속도를 나타낸다. 이로부터 PMMA 입자와 PNIPAm 입자의 혼합 비율에 의하여 활성성분의 방출을 미세하게 조절할 수 있음을 알 수 있다.

도 6은 코어-쉬스 PCL 파이버로부터의 로다민 B와 플루오레세인의 방출 거동 을 나타낸 것으로서, 염료는 각각 PMMA 입자와 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지되었다. 도 6A는 PNIPAm 입자 코어 안의 로다민 B와 PMMA 입자 코어 안의 플루오레세인의 방출 거동을 나타낸 것이고, 도 6B는 PMMA 입자 코어 안의 로다민 B와 PNIPAm 마이크로겔 입자코어 안의 플루오레세인의 방출 거동을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면 로다민 B가 PNIPAm 입자에 담지되어 있을 때, PMMA에 있는 플루오레세인보다 방출 속도가 더 빠르나, PMMA 입자에 담지된 로다민 B는 PNIPAm입자의 플루오레세인과 비교하여 지체된 방출 거동을 보여준다. 이 결과는 여러 가지 약물이 로딩된 나노파이버의 방출 거동을 독립적으로 제어할 수 있음을 보여준다. 타깃 치료에 따른 고분자 입자 코어와 약물의 적절한 선택을 통하여 정밀하게 조절되는 약물 방출 프로그램을 제공할 수 있다. 또한 고분자 입자의 작은 기공이 물의 내부 확산을 지체하기 때문에 높은 가교도는 약물의 방출을 감속시키게 되므로 고분자 입자 코어의 가교된 정도에 따라 활성 성분의 방출 제어도 가능하다.

도 7은 긴 시간 동안 염료(로다민 B)의 방출 거동을 나타낸 것으로서, 도 7A는 고분자 입자 코어 없이 PCL 파이버에 염료가 담지된 경우이고, 도 7B는 염료가 PMMA 입자 코어에 담지된 경우이며, 도 7C는 염료가 각각 담지된 PMMA 입자 및 PNIPAm 하이드로겔 입자를 혼합(50:50, w/w)한 경우이고, 도 7D는 염료가 PNIPAm 하이드로겔 입자 코어에 담지된 경우이다.

도 7을 참조하면 장시간의 방출 거동은 초기 방출 후에 순수한 PCL 파이버의 염료 방출이 감속되는 것을 보여준다. 이는 PCL의 크리스탈린의 성질이 물의 확산을 지체시켜 방출의 감속을 가져왔기 때문으로 해석된다. 반면에, 코어-쉬스 파이 버는 지속적인 방출 거동을 보이며, 50시간을 넘는 경우 순수한 PCL 파이버 보다 방출 속도가 빨라진다. 이는 동일한 직경을 가진 순수한 PCL 파이버와 비교해서 코어-쉬스 구조의 파이버는 파이버 중앙으로 향한 물의 확산 경로에서 PCL 층을 통과하는 경로가 짧기 때문으로 해석된다.

소수성 염료인 쿠마린 6가 용해된 아세톤 용액을 사용하여 PMMA 입자 및 PNIPAm 하이드로겔 입자에 각각 쿠마린 6를 담지한 후 이를 클로로포름에 용해된 PCL 용액에 첨가하여 분산액을 제조한 후 싱글 노즐 전기방사하여 쿠마린 6가 코어에 담지된 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조하였다. 도 8은 소수성 염료(쿠마린 6)를 담지하여 제조된 PCL 쉬스 나노파이버의 플루레센스 이미지로서, 도 8A는 상기 염료가 PMMA 입자 코어에 담지된 경우이고, 도 8B는 상기 염료가 PNIPAm 하이드로겔 입자 코어에 담지된 경우이다. 도 8의 결과로부터 소수성 염료가 담지된 고분자 코어가 파이버 내부에 선형으로 패킹되어 있음을 알 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하나, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

폴리ε-카프로락톤(PCL, Mw=65,000), 엔이소프로필아크릴아미드(NiPAAM), 포테슘퍼설페이트(KPS), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAm), 유기 염료인 로다민 B와 플루오레세인은 알드리치로부터 구매하여 정제없이 사용하였다.

고분자 입자 콜로이드 제조

PNIPAm 콜로이드의 합성은 참고문헌 (E. C. Cho, J.-W. Kim, A. Fernandez-Nieves, D. A. Weitz, Nano Lett. 2008, 8, 168)의 절차로 진행하였다. 즉, NiPAAM 4g, KPS 0.12g, MBAm 0.16g을 160g의 탈이온수에 용해시킨 후 용액을 질소분위기 하에 75℃에서 2시간 동안 가열하여 제조하였다.

PMMA 콜로이드는 (J. Storsberg, H. van Aert, C. van Roost, H. Ritter, Macromolecules 2003, 36, 50.)문헌 에 제안된 진행방법에 따라 합성하였다. 즉, M-b-CD(Methylated-beta-cyclodextrin) 수용액(1 wt%) 100mL를 70℃에서 가열하고, KPS를 상기 용액에 첨가한다. 상기 용액을 교반하면서 메틸메타크릴레이트와 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트가 9:1 중량비로 혼합된 혼합물(10mL)을 상기 용액에 4-5시간 동안 천천히 떨어뜨린 후, 1시간 정도 더 반응시킨다.

염료가 담지된 코어용 고분자 입자 제조

유기 염료인 로다민 B와 플루오레세인은 염료가 용해된 얼음물에 위에서 제조한 PNIPAm 콜로이드를 첨가한다. 생성된 현탁액을 30분 동안 교반한 후 50℃까지 가열한다. 10분 동안 뜨거운 물에 놓아둔 후 뜨거운 현탁액을 3000rpm으로 원심분리하여 유기염료가 담지된 PNIPAm 입자를 제조하였다.

유기 염료인 로다민 B와 플루오레세인을 가교된 PMMA 콜로이드 안에 담지하는 방법은 다음과 같다. 상기 유기 염료가 각각 용해된 아세톤 용액에 가교된 PMMA 콜로이드를 가한 후 30분간 교반하여 가교된 PMMA를 분산시키고 이어서 원심분리한다. 물에서의 분산-원심분리 과정을 3번 반복하여 가교된 PMMA 입자 표면에 잔존하는 염료를 제거한다.

전기방사용 분산액의 제조

폴리ε-카프로락톤(PCL, Mw=65,000)을 클로로포름에 용해하여 고분자 용액을 제조하고 앞에서 제조한 코어용 고분자 입자를 첨가하여 전기방사용 분산액을 제조한다. 분산액 내에서 PCL 함량은 13중량%, 코어용 고분자 입자의 함량은 1중량%이다. 제조된 분산액을 싱글-노즐 전기방사하여 코어-쉬스 파이버를 제조하였다. 전기방사 시 사용한 노즐의 게이지는 27G이며, 내경(ID)은 0.2mm, 외경(OD)은 0.41mm 이다. 도 1에 도시된 모식도에서와 같이 전극 사이에 인가된 전압은 8.0kV이며, 분산액 압출 속도는 10ul/min 이었다. 방사된 파이버는 염료의 열화(degradation)을 막기 위해 암실에서 유리 슬라이드에 포집된다. 본 실시예에 따라 제조된 코어-쉬스 파이버의 컨포컬 레이저 이미지를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 도 4의 결과로부터 코어에 있는 로다민 B 및 플루오레세인의 분포는 미세한 간격이 다른 것을 제외하고 거의 동일하며, 싱글 노즐 전기방사에 의해 코어-쉬스 파이버에 다중 활성성분이 독립적으로 로딩 가능하다는 것을 알 수 있다.

[시험예]

형광염료가 담지된 코어-쉬스 고분자 파이버의 방출시험을 위해 바이엘에 pH 7 PBS 버퍼 솔루션을 45mL용량의 바이알에 10ml 넣고 실시예에서 제조한 코어-쉬스 파이버 약 0.3 g 을 넣는다. 바이엘의 뚜껑은 테스트 진행 동안 물의 증발을 막기 위해 확실히 밀폐시킨다. 버퍼 용매의 온도는 기계식 온도조절 교반기 안에서 25℃로 유지시킨다. 버퍼 용매 중 5mL는 형광광도계(Varian. Eclipse)로부터 흡광도를 얻는다. 그리고 바이엘 안으로 다시 회수한다. 버퍼 용매의 전체 부피는 같게 유지시켰다. 본 시험예에 따른 방출시험 결과는 도 5에 나타내었다. 도 5의 결과를 참조하면 PMMA 입자와 PNIPAm 입자의 혼합 비율에 의하여 활성성분의 방출을 미세하게 조절할 수 있음을 알 수 있다.

도 1은 코어에 고분자 입자가 배열된 코어-쉬스 나노파이버 제조공정 모식도이다.

도 2는 고분자 쉬스에 의해 감싸진 가교된 PMMA 입자의 SEM 이미지로서, 도 2A는 PMMA 입자가 소량 들어간 PVAc/TiOx 파이버, 도 2B는 PMMA 입자가 소량 들어간 폴리아크리로니트릴(PAN) 파이버, 도 2C는 PMMA 입자가 대량 들어간 PAN 파이버, 도 2D는 열적 가공에 의해 PMMA 입자가 제거된 PAN 파이버의 이미지이다.

도 3은 PCL 쉬스와 플루오레세인이 담지된 PNIPAm 마이크로겔 입자 코어로 이루어진 코어-쉬스 파이버의 컨포컬(confocal) 레이저 이미지이다. 도 3A는 파이버의 형광 이미지이고, 도 3B는 형광 모드와 광학 모드의 이미지 조합이며, 도 3C는 도 3B의 확대이미지, 도 3D는 PCL을 클로로폼으로 제거한 후의 컨포컬 이미지이다.

도 4는 가교된 PMMA 입자와 PNIPAm 마이크로겔 입자가 섞여서 코어에 들어간 PCL 기반의 파이버로서, 도 4A는 로다민 B가 들어간 PNIPAm 마이크로겔 입자 코어, 도 4B는 플루오레세인이 들어간 PMMA 입자 코어, 도 4C는 플루오레세인이 들어간 PNIPAm 마이크로겔 입자 코어, 도 4D는 로다민 B가 들어간 PMMA 입자 코어인 경우이다.

도 5는 염료 담지 방식에 따른 PCL 파이버의 로다민 B의 방출 거동을 나타낸 것으로서, 도 5(1)는 고분자 입자 코어 없이 PCL 파이버 내에 염료가 단순 분산된 경우, 도 5(2)는 염료가 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지된 경우, 도 5(3)는 염료가 PMMA 입자와 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지된 경우, 도 5(4)는 염료가 PMMA 입자에 담지된 경우이다.

도 6은 코어-쉬스 PCL 파이버로부터의 로다민 B와 플루오레세인의 방출 거동을 나타낸 것으로서, 염료는 각각 PMMA 입자와 PNIPAm 하이드로겔 입자에 담지되었다. 도 6A는 PNIPAm 입자 코어 안의 로다민 B와 PMMA 입자 코어 안의 플루오레세인의 방출 거동을 나타낸 것이고, 도 6B는 PMMA 입자 코어 안의 로다민 B와 PNIPAm 마이크로겔 입자코어 안의 플루오레세인의 방출 거동을 나타낸 것이다.

도 8은 소수성 염료(쿠마린 6)를 담지하여 제조된 PCL 쉬스 나노파이버의 플루레센스 이미지로서, 도 8A는 상기 염료가 PMMA 입자 코어에 담지된 경우이고, 도 8B는 상기 염료가 PNIPAm 하이드로겔 입자 코어에 담지된 경우이다.

Claims

a) 쉬스(sheath)용 고분자가 용해된 고분자 용액을 제조하는 단계;

b) 상기 고분자 용액에 코어(core)용 고분자 입자를 첨가하여 코어용 고분자 입자가 팽윤(swelling)된 분산액을 제조하는 단계; 및

c) 상기 분산액을 싱글 노즐 전기 방사법으로 전기 방사하여 코어-쉬스 구조의 파이버를 제조하는 단계;

를 포함하는 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 쉬스용 고분자는 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 또는 폴리카프로락톤(PCL)으로부터 선택되는 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 a)단계의 고분자 용액은 티타늄알콕사이드를 더 함유하는 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 쉬스용 고분자는 폴리카프로락톤(PCL)인 코어-쉬스 구조의 파이버 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 코어용 고분자 입자는 폴리(p-크실릴렌), 폴리비닐리덴 할라이드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(에틸렌/프로필렌)(EPDM), 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리카복실산, 폴리술폰산, 술페이트화 폴리사카라이드, 폴리락타이드, 폴리글리코사이드, 폴리아미드, 폴리(알킬)스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴아미드, 폴리이미드, 폴리페닐렌, 폴리실록산, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤조티아졸, 폴리옥사졸, 폴리술파이드, 폴리에스테르아미드, 폴리아릴렌비닐렌, 폴리에테르 케톤, 폴리우레탄, 폴리(알킬)아크릴레이트, 폴리(알킬)메타크릴레이트, 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리메타크릴로니트릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 α-올레핀의 단독중합체 또는 공중합체에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 입자에서 선택되는 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 코어용 고분자 입자는 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 입자, 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드) 입자 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코어용 고분자 입자는 형광염료 또는 약물에서 선택되는 활성 성분이 담지된 것을 특징으로 하는 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 코어용 고분자 입자는 소수성 고분자 입자 및 친수성 고분자 입자의 혼합물인 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 소수성 고분자 입자는 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 입자이고, 상기 친수성 고분자 입자는 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드) 입자인 코어-쉬스 구조의 파이버 제조방법.
형광염료 또는 약물로부터 선택되는 활성성분이 담지된 고분자 입자가 선형으로 배열된 코어(core); 및

상기 코어를 감싸는 고분자 쉬스(sheath);

를 포함하는 코어-쉬스 구조의 파이버.
제 10 항에 있어서,

상기 고분자 입자 코어는 친수성 고분자 입자, 소수성 고분자 입자 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 코어-쉬스 구조의 파이버.
제 11 항에 있어서,

상기 고분자 입자 코어는 친수성 고분자 입자 및 소수성 고분자 입자의 혼합물로서, 친수성 고분자 입자 및 소수성 고분자 입자의 비율을 조절하여 활성 성분의 배출을 조절하는 코어-쉬스 구조의 파이버.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 소수성 고분자 입자는 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 입자이고, 상기 친수성 고분자 입자는 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드) 입자인 코어-쉬스 구조의 파이버.
제 10 항에 있어서,

상기 고분자 입자 코어는 서로 다른 활성 성분을 담지한 고분자 입자의 혼합물인 코어-쉬스 구조의 파이버.
제 10 항에 있어서,

상기 고분자 쉬스는 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 또는 폴리카프로락톤(PCL)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나, 이들과 무기산화물의 복합체인 코어-쉬스 구조의 파이버.
제 15 항에 있어서,

상기 무기산화물은 티타늄산화물(TiOx)인 코어-쉬스 구조의 파이버.