KR101248120B1 - Polyelectrolyte multilayer and biosensor - Google Patents

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KR101248120B1
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양성윤
진혜승
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 고분자 전해질 다층막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 생체감응장치 또는 화학감응장치에 관한 것이다.
본 발명의 다층막은 접촉각을 통하여 확인한 결과 젖음성이 뛰어나고, 세포의 흡착력이 우수할 뿐만 아니라, 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체가 다층막에 포함되는 경우, 상기 포함된 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체의 특성을 이용하여 특정 물질을 포집하거나 특정 물질의 광학활성을 유도함으로써, 특정 물질에 대한 존재여부 및 특정 물질의 함량을 측정할 수 있는 생체감응장치 또는 화학감응장치에 유용하게 응용될 수 있으므로, 산업적으로도 그 효과가 매우 크다할 것이다.
The present invention relates to a polymer electrolyte multilayer membrane comprising a gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in an alternating stacked structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer, a method of manufacturing the same, and a biosensing device or a chemical sensitive device using the same.
The multilayer membrane of the present invention has excellent wettability, excellent cell adsorption, and, when gamma-cyclodextrin or a derivative thereof is included in the multilayer membrane, the characteristics of the included gamma-cyclodextrin or its derivatives are determined through contact angle. It can be usefully applied to a biosensing device or a chemical sensitive device that can measure the presence and specific content of a specific material by capturing a specific material or inducing optical activity of the specific material. The effect will be very big.

Description

고분자 전해질 다층막 및 생체감응장치{POLYELECTROLYTE MULTILAYER AND BIOSENSOR}POLYELECTROLYTE MULTILAYER AND BIOSENSOR}

본 발명은 고분자 전해질 다층막 및 생체감응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer electrolyte multilayer membrane and a biosensing device.

최근 바이오엔지니어링(bioengineering) 분야가 대두되고 있다. 바이오엔지니어링이라 함은 세포의 기능을 연구하거나 유도함에 있어서, 세포 배양액에 포함되는 호르몬이나 성장 인자, 혈청을 조절하는 전통적인 방법과 달리 세포가 부착되어 자라는 지지체와 세포와의 상호 작용을 통하여 세포의 특성인 부착(attachment), 증식(proliferation), 분화(differentiation)와 세포외 기질(extracellular matrix) 분비 등을 조절하는 것을 의미한다. 이를 위해서는 생체적합성(biocompatibility)을 가지는 물질의 개발과 표면의 특성을 변화시키는 기술(chemical surface modification)의 개발이 필요하다.Recently, bioengineering has emerged. Bioengineering refers to the characteristics of cells through interaction between the support and the cells where cells are attached and grow, unlike conventional methods of controlling hormones, growth factors, and serum contained in cell culture in studying or inducing cell functions. It refers to the regulation of phosphorus attachment, proliferation, differentiation and extracellular matrix secretion. This requires the development of materials with biocompatibility and the development of chemical surface modification.

따라서, 생체적합성을 가질 뿐만 아니라 세포의 부착능을 향상시킬 수 있는 다층막 및 특정 물질에 대한 포집능과 세포 부착능을 함께 가지는 다층막을 포함한 다양한 다층막 및 이를 포함하는 생체감응장치(biosensor)에 대한 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, a variety of multilayer membranes including a multilayer membrane having not only biocompatibility but also improving cell adhesion, and a multilayer membrane having both capturing ability and cell adhesion for a specific material, and technologies for biosensors including the same Development is required.

상기와 같은 요구에 부응하기 위하여, 본 발명은 생체친화력이 뛰어나고, 물질에 대한 선택적인 포집능력을 갖는 고분자 전해질 다층막 및 상기 다층막을 포함하는 생체감응장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to meet the above demands, an object of the present invention is to provide a polymer electrolyte multilayer film having excellent biocompatibility and having a selective capturing ability to a material, and a biosensing device including the multilayer film.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조에 사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 다층막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a multilayer membrane including cyclodextrin or a derivative thereof in an alternating stacked structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 다층막의 제조방법을 제공한다.Moreover, this invention provides the manufacturing method of the said multilayer film in order to achieve the said objective.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 다층막을 포함하는 생체감응장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a biosensing device comprising the multi-layer film in order to achieve the above object.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 다층막을 포함하는 화학감응장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a chemical sensitive device including the multilayer film in order to achieve the above object.

본 발명자들은 면역성 및 독성의 면에서도 안전하고, 항균성 및 항박테리아성을 확보할 수 있는 고분자 전해질을 이용하여 layer-by-layer(LBL) 증착기술로 다층막을 제조하고, 상기 다층막에 사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함 또는 흡착시키는 경우, 세포 생장에 적합하고 흡습성이 우수할 뿐만 아니라, 응용 조건에 따라 특정 물질을 포집하거나 특정 물질의 광학적 활성을 유도할 수 있다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention prepare a multilayer film using a layer-by-layer (LBL) deposition technique using a polymer electrolyte that is safe in terms of immunity and toxicity, and can secure antimicrobial and antibacterial properties, and the cyclodextrin or its When the derivative is included or adsorbed, the present invention was completed by confirming that it is not only suitable for cell growth and hygroscopicity, but also capable of capturing a specific material or inducing optical activity of a specific material depending on application conditions.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서에 있어서, 사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 글루코피라노우즈(glucopyranose) 단위들이 α-(1,4) 결합을 하고 있는 고리형 올리고사카라이드(oligosaccharide)를 의미한다. 상기 사이클로덱스트린은 녹말이 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼라제(cyclodextrin glucanotransferase, CGTase)라는 효소에 의해 분해된 후, 분자간 글리코실전이반응(intramolecular transglycosylation)이 진행됨으로써 수득된다.In the present specification, cyclodextrin refers to a cyclic oligosaccharide in which glucopyranose units have α- (1,4) bonds. The cyclodextrin is obtained by degrading starch by an enzyme called cyclodextrin glucanotransferase (CGTase), followed by an intermolecular transglycosylation.

또한, 본 명세서에 있어서, 감마-사이클로덱스트린(γ- cyclodextrin)은 상기 글루코피라노우즈 단위가 8개 결합되어 있는 고리형 올리고사카라이드를 의미한다.In addition, in the present specification, gamma-cyclodextrin (γ-cyclodextrin) means a cyclic oligosaccharide in which eight glucopyranose units are bonded.

상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 사이클로덱스트린의 2번 탄소(C2) 및 3번 탄소(C3)에 결합해 있는 하이드록실기(hydroxyl group)는 링의 외곽으로 펼쳐져 있고, 6번 탄소(C6)에 결합해 있는 하이드록실기(hydroxyl group)도 반대편 방향으로 외곽으로 펼쳐져 있어, 링의 외곽이 친수성(hydrophilic)을 띄게 된다. 또한, 상대적으로 3번 탄소(C3) 및 5번 탄소(C5)에 결합해 있는 수소 및 에테르의 산소가 링의 안쪽 방향으로 위치하게 되어, 링의 내부(cavity)는 소수성(hydrophobic)을 띄게 된다. 상기 친수성 외곽에 의해 사이클로덱스트린은 물과 같은 극성 용매에 대한 용해도가 높은 친수성 특성을 갖고, 상기 링의 소수성 특성에 의해 분자내부에 분자 크기의 기공을 형성하게 되어, 한 분자 내에 서로 다른 특성을 갖고 있는 micro heterogeneous environment를 갖게 된다.As shown in FIG. 1, a hydroxyl group bonded to carbon 2 (C 2) and carbon 3 (C 3) of the cyclodextrin is expanded to the outside of the ring, and is bonded to carbon 6 (C 6). The bound hydroxyl groups also extend outwards in the opposite direction, making the outer ring hydrophilic. In addition, the oxygen of hydrogen and ether bonded to carbon 3 (C3) and carbon 5 (C5) are located in the inner direction of the ring, and the cavity of the ring is hydrophobic. . Cyclodextrins have hydrophilic properties with high solubility in polar solvents such as water, and the hydrophobic properties of the ring form molecular size pores in the molecule, and thus have different properties in one molecule. You have a micro heterogeneous environment.

본 명세서에 있어서, 고분자 전해질(Polyelectrolyte)은 용매에 녹아 해리할 수 있는 고분자, 구체적으로 물에 용해되어 양전하 또는 음전화를 띨 수 있는 고분자를 의미하며, 상기 고분자 전해질에는 양이온성 고분자 전해질(polyanion)과 음이온성 고분자 전해질(polycation)이 포함될 수 있다.In the present specification, a polymer electrolyte (Polyelectrolyte) refers to a polymer that can be dissolved in a solvent and dissociate, specifically, a polymer that can be dissolved in water and can be positively charged or negatively charged. The polymer electrolyte includes a cationic polymer electrolyte (polyanion). And anionic polymer electrolytes (polycation) may be included.

상기 양이온성 고분자 전해질은 수용액상태에서 고분자사슬의 화학적 작용기가 음이온을 잃거나 수소이온을 얻어서 양전하를 띌 수 있는 고분자 전해질을 의미할 수 있고, 주위환경의 산도 또는 염기도의 영향을 받아 이온화의 정도가 다양하게 나타나는 약전해질 양이온성 고분자뿐만 아니라, 중성 수용성 고분자 중 일반적인 물의 pH 범위에서는 이온화가 잘 되지 않고, 주변의 산도가 매우 높아진 경우에 양전하를 띠는 폴리아크릴 아미드와 같은 중성 수용성 고분자도 포함된다.The cationic polymer electrolyte may mean a polymer electrolyte in which the chemical functional group of the polymer chain loses an anion or obtains hydrogen ions in an aqueous solution, and thus may be positively charged. The degree of ionization may be affected by the acidity or basicity of the surrounding environment. In addition to various weakly electrolytic cationic polymers, neutrally water-soluble polymers include neutral water-soluble polymers such as polyacrylamide, which are not ionized well in the pH range of general water and have a positive charge when the acidity of the surroundings is very high.

상기 음이온성 고분자 전해질은 고분자사슬의 화학적 작용기가 양이온을 잃거나 수소이온을 잃어서 음전하를 띌 수 있는 고분자 전해질을 의미할 수 있고, 주위환경의 산도 또는 염기도의 영향을 받아 이온화의 정도가 다양하게 나타나는 약전해질 음이온성 고분자가 포함된다.The anionic polymer electrolyte may mean a polymer electrolyte in which a polymer functional group of the polymer chain loses a cation or loses hydrogen ions, and thus may be negatively charged. The degree of ionization may vary depending on the acidity or basicity of the surrounding environment. Weak electrolyte anionic polymers are included.

본 명세서에 있어서, 1 bilayer는 종류가 상이한 두 고분자 전해질층 각 1층이 적층된 다층막을 의미한다. 일 예로, 3 bilayer는 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액에 교대로 침지시키는 단계를 3회 반복하여, 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 각 1층씩 적층된 이중막이 3개 적층된 다층막을 의미한다In the present specification, 1 bilayer means a multilayer film in which one layer of each of two polymer electrolyte layers having different kinds is stacked. For example, the three bilayers are repeatedly immersed three times in a polymer electrolyte solution containing an anionic polymer electrolyte and a polymer electrolyte solution containing a cationic polymer electrolyte, thereby anionic polymer electrolyte layer and cationic polymer electrolyte layer. This means a multilayer film in which three double films stacked one by one are laminated.

본 발명의 한 측면에 있어서, 본 발명은 다층막에 관한 것이다.In one aspect of the invention, the invention relates to a multilayer film.

상기 다층막은 고분자 전해질 다층막일 수 있고, 구체적으로 상기 다층막은 양이온성 고분자 전해질층과 음이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하는 다층막일 수 있으며, 바람직하게는 상기 양이온성 고분자 전해질층과 음이온성 고분자 전해칭층의 교대 적층구조를 포함하고, 상기 교대 적층구조에 사이클로덱스트린 또는 이의 유도체, 바람직하게는 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 다층막일 수 있다.The multilayer membrane may be a polymer electrolyte multilayer membrane, and specifically, the multilayer membrane may be a multilayer membrane including an alternating stack structure of a cationic polymer electrolyte layer and an anionic polymer electrolyte layer, and preferably, the cationic polymer electrolyte layer and anionic It may be a multi-layered film including an alternating layered structure of the polymer electrolytically etched layer and including the cyclodextrin or a derivative thereof, preferably gamma-cyclodextrin or a derivative thereof.

상기 음이온성 고분자 전해질층은 바람직하게는 폴리메타아크릴 산(poly methacrylic acid, PMA), 폴리 아크릴산(poly acrylacid, PAA), 폴리스티렌 설포네이트(poly styrene sulfonate, PSS) 및 히알루론산(hyaluronic acid, HA)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리메타아크릴 산 또는 폴리 아크릴산으로 이루어진 것일 수 있으며, 상기 양이온성 고분자 전해질층은 바람직하게는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드(poly(allylamine hydrochloride), PAH), 폴리 아크릴아미드(poly acrylamide, PAAm) 및 폴리 4-비닐벤질트리메틸암모늄 클로라이드(poly(4-vinylbenzlytri-methyl ammonium chloride, PVTAC)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 또는 폴리 4-비닐벤질트리메틸암모늄 클로라이드로 이루어진 것일 수 있다.The anionic polymer electrolyte layer is preferably poly methacrylic acid (PMA), poly acrylacid (PAA), polystyrene sulfonate (PSS) and hyaluronic acid (HA) It may be made of any one selected from the group consisting of, more preferably may be made of polymethacrylic acid or polyacrylic acid, the cationic polymer electrolyte layer is preferably poly allylamine hydrochloride (poly (allylamine hydrochloride) , PAH), poly acrylamide (PAAm) and poly 4-vinylbenzlytrimethylammonium chloride (poly (4-vinylbenzlytri-methyl ammonium chloride, PVTAC) may be made of any one selected from the group consisting of, more preferably Polyallylaminehydrochloride or poly 4-vinylbenzyltrimethylammonium chloride It may be made of a rod.

상기 폴리메타아크릴 산, 폴리 아크릴산, 폴리스티렌 설포네이트 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 음이온성 고분자 전해질과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드, 폴리 아크릴아미드 및 폴리 4-비닐벤질트리메틸암모늄 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 양이온성 고분자 전해질은 모두 pH에 따른 전하밀도가 민감하게 변화하는 고분자약전해질(weak polyelectrolyte)로, 상기 고분자 전해질의 pH 변화는 상기 고분자 전해질의 사슬구조에 직접적인 영향을 주게 된다. 상기 사슬구조의 변화는 고분자 전해질의 다층막의 구조 또는 형태(morphology)나 젖음성 등의 다양한 성질에 영향을 미치게 된다. 따라서, 상기 고분자약전해질에 해당하는 음이온성 고분자 전해질층 및 양이온성 고분자 전해질층은 pH를 조절함으로써, 전해질층의 구조를 용이하게 변형시킬 수 있어, 원하는 구조의 다층막을 형성하거나, 다층막에 원하는 물질의 흡착 등이 용이하다는 장점을 갖는다.In the group consisting of an anionic polyelectrolyte and poly allylamine hydrochloride, poly acrylamide and poly 4-vinylbenzyltrimethylammonium chloride, which is any one selected from the group consisting of polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polystyrene sulfonate and hyaluronic acid Any one of the selected cationic polymer electrolytes is a weak polyelectrolyte whose charge density is sensitively changed according to pH, and the pH change of the polymer electrolyte directly affects the chain structure of the polymer electrolyte. The change in the chain structure affects various properties such as the structure or morphology of the polymer membrane or the wettability. Therefore, the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer corresponding to the polymer weak electrolyte can easily modify the structure of the electrolyte layer by adjusting the pH to form a multilayer film having a desired structure, or a desired material on the multilayer film. Has the advantage of being easy to adsorb.

상기 폴리메타아크릴산은 폴리메타아크릴산 그 자체뿐만 아니라 그것의 염을 모두 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리메타아크릴산 및 폴리메타아크릴산 염으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리메타아크릴산의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10,000 내지 200,000 또는 50,000 내지 150,000일 수 있다.The polymethacrylic acid may include not only polymethacrylic acid itself but also salts thereof. Specifically, at least one selected from the group consisting of the polymethacrylic acid and polymethacrylic acid salts. The molecular weight of the polymethacrylic acid is not particularly limited, but may be, for example, 10,000 to 200,000 or 50,000 to 150,000.

상기 폴리 아크릴산은 폴리 아크릴산 그 자체뿐만 아니라 그것의 염을 모두 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리 아크릴산 및 폴리 아크릴산 염으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리 아크릴산의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10,000 내지 100,000 또는 30,000 내지 90,000일 수 있다.The polyacrylic acid may include not only polyacrylic acid itself but also a salt thereof. Specifically, it may be at least one selected from the group consisting of the polyacrylic acid and polyacrylic acid salt. The molecular weight of the polyacrylic acid is not particularly limited, but may be, for example, 10,000 to 100,000 or 30,000 to 90,000.

상기 히알루론산은 D-글루쿠론산과 N-아세틸글로코사민이 β(1→3) 글리코시드 결합에 의해 연결된 이당 유니트로 이루어지는 글루코사미드글리칸의 일종으로, 상기 히알루론산은 그 화학적, 물리적 구조에 종 차이가 없고, 인간도 대사계를 가지고 있으며, 면역성 및 독성의 면에서도 가장 안전한 생체 재료이다.The hyaluronic acid is a kind of glucosamide glycan consisting of a disaccharide unit in which D-glucuronic acid and N-acetylglucosamine are connected by β (1 → 3) glycosidic bonds, and the hyaluronic acid has a chemical and physical structure. There are no species differences, humans have a metabolic system and are the safest biomaterials in terms of immunity and toxicity.

상기 히알루론산은 히알루론산 그 자체뿐만 아니라 그것의 염을 모두 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 히알루론산은 히알루론산 및 히알루론산 염으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 히알루론산 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 등과 같은 무기염과 히알루론산 테트라부틸암모늄 등과 같은 유기염을 모두 포함한다. 상기 히알루론산의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100,000 내지 10,000,000일 수 있다.The hyaluronic acid may include not only hyaluronic acid itself but also all salts thereof. Specifically, the hyaluronic acid may be one or more selected from the group consisting of hyaluronic acid and hyaluronic acid salts. The hyaluronic acid salt includes both inorganic salts such as sodium hyaluronate, magnesium hyaluronate, zinc hyaluronate, cobalt hyaluronic acid and the like and organic salts such as tetrabutylammonium hyaluronic acid. The molecular weight of the hyaluronic acid is not particularly limited, but may be, for example, 100,000 to 10,000,000.

상기 폴리 알릴아민하이드로클로라이드는 히알루론산이나 폴리아크릴 산과 화학적으로 결합할 수 있으며, 상기 폴리 알릴아민하이드로클로라이드의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10,000 내지 100,000 또는 30,000 내지 80,000일 수 있다.The polyallylamine hydrochloride may be chemically bonded with hyaluronic acid or polyacrylic acid, and the molecular weight of the polyallylamine hydrochloride is not particularly limited, but may be, for example, 10,000 to 100,000 or 30,000 to 80,000.

상기 폴리 아크릴아미드는 히알루론산이나 폴리아크릴 산과 화학적으로 결합할 수 있으며, 상기 폴리 아크릴아미드의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100,000 내지 10,000,000일 수 있다.The poly acrylamide may be chemically bonded with hyaluronic acid or polyacrylic acid, and the molecular weight of the poly acrylamide is not particularly limited, but may be, for example, 100,000 to 10,000,000.

상기 다층막은 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는, 생체적 환경에 대한 안정성을 부여하기 위하여, 고분자 전해질 간에 가교반응을 수행하여 가교결합(cross-linking)이 형성된 것일 수 있다. 상기 가교반응은 일 예로 EDAC을 통한 화학반응 또는 열처리에 의해 수행될 수 있다.When the cationic polyelectrolyte is polyacrylamide, the multi-layered film may have cross-linking formed by performing a crosslinking reaction between the polymer electrolytes in order to impart stability to the biological environment. The crosslinking reaction may be performed by, for example, a chemical reaction or heat treatment through EDAC.

상기 다층막은 양이온성 고분자 전해질층과 음이온성 고분자 전해질층이 각 1층 이상인 다층막일 수 있다. 일 예로, 상기 다층막은 1bilayer이거나 그 이상일 수 있으며, 각각 2층 이상일 수 있다.The multilayer membrane may be a multilayer membrane having at least one cationic polymer electrolyte layer and one anionic polymer electrolyte layer. For example, the multilayer film may be 1 bilayer or more, and may be two or more layers, respectively.

본 발명에 있어서, Layer-by-Layer(LBL)이란 상대전하를 띠는 고분자 전해질이 기질표면에 흡착되도록 하는 방법으로 원하는 만큼 반복을 함으로써 고분자 전해질 다층막 또는 필름의 두께를 조절할 수 있는 방법을 의미한다.In the present invention, the layer-by-layer (LBL) refers to a method of controlling the thickness of the polymer electrolyte multilayer film or the film by repeating as many times as desired so that the polymer electrolyte having a relative charge is adsorbed on the substrate surface. .

또한, 상기 양이온성 고분자 전해질층 또는 음이온성 고분자 전해질층이 2이상인 경우에는, 상기 전해질층은 각각 동일한 고분자 전해질층 또는 상이한 고분자 전해질층이 적층될 수 있다. 구체적으로 음이온성 고분자 전해질층이 2층 이상인 경우, 특정 음이온성 고분자 전해질 층이 양이온성 고분자 전해질 층과 교대로 적층되거나, 종류가 상이한 음이온성 고분자 전해질 층이 양이온성 고분자 전해질 층과 교대로 적층될 수 있다. 양이온성 고분자 전해질층의 경우에도 상기와 같을 수 있다.In addition, when the cationic polymer electrolyte layer or the anionic polymer electrolyte layer is two or more, the electrolyte layer may be laminated with the same polymer electrolyte layer or different polymer electrolyte layers, respectively. Specifically, when the anionic polymer electrolyte layer is two or more layers, specific anionic polymer electrolyte layers may be alternately stacked with the cationic polymer electrolyte layer, or different types of anionic polymer electrolyte layers may be alternately stacked with the cationic polymer electrolyte layer. Can be. The cationic polymer electrolyte layer may be the same as above.

본 발명의 다층막은 상기 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하는 다층막에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 가지고 있거나 상기 교대 적층구조를 포함하는 것일 수 있다.The multilayer film of the present invention may have a gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in the multilayer film including an alternating stack structure of the polymer electrolyte layer or include the alternating stack structure.

상기 감마-사이클로덱스트린은 8개의 글루코피라노우즈 단위들이 α-(1,4) 결합을 하고 있는 고리형 올리고사카라이드이다. 상기 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층막의 경우 상기 감마-사이클로덱스트린에 포집될 수 있는 일정 크기를 가진 화합물 특히, 광학적으로 비활성을 가진 분자(guest molecule)가 감마-사이클로덱스트린의 기공 부분에 포집되어, 구체적으로 감마-사이클로덱스트린과 배위결합(complexation)을 형성하게 되면, 상기 배위결합된 포집된 화합물과 감마-사이클로덱스트린은 상호작용을 통해 광학활성을 유도하게 된다. 상기 유도된 광학활성은 특정 물질의 분석 및 분리에 있어서 상기 다층막에 유리한 효과, 구체적으로 키랄 선택성을 부여하여, 상기 다층막은 광학적 성질에 따라 특정 물질의 분석 및 분리를 수행할 수 있는 현저한 효과를 갖는다.The gamma-cyclodextrin is a cyclic oligosaccharide in which eight glucopyranose units have α- (1,4) bonds. In the multilayer film including the gamma-cyclodextrin, a compound having a predetermined size that can be trapped in the gamma-cyclodextrin, in particular an optically inert molecule, is collected in the pore portion of the gamma-cyclodextrin, Specifically, when coordination is formed with gamma-cyclodextrin, the coordinated conjugated compound and gamma-cyclodextrin interact with each other to induce optical activity. The induced optical activity imparts a beneficial effect to the multilayer film, in particular chiral selectivity in the analysis and separation of a specific material, so that the multilayer film has a remarkable effect of performing analysis and separation of a specific material according to optical properties. .

또한, 상기 감마-사이클로덱스트린에 형성되어 있는 기공의 직경과 부피는 스테로이드나 macrocycle을 가진 화합물과 같이 거대한 분자와 host-guest 상호작용을 통해 포접 화합물(inclusion complex)을 형성할 수 있으므로, 상기 감마-사이클로덱스트린 및 이의 유도체가 포함된 본 발명의 다층막은 스테로이드와 같은 거대 분자 구조를 갖는 화합물의 분석 및 분리에 있어서 현저한 효과를 갖는다는 특징이 있다.In addition, since the diameter and volume of the pores formed in the gamma-cyclodextrin may form an inclusion complex through host-guest interaction with a large molecule such as a compound having a steroid or a macrocycle, the gamma- The multilayer membrane of the present invention containing cyclodextrin and its derivatives is characterized by having a remarkable effect in the analysis and separation of compounds having macromolecular structures such as steroids.

또한, 상기 감마-사이클로덱스트린 유도체는 상기 글루코피라노우즈 단위를 구성하는 각 탄소에 결합해 있는 하이드록실기(hydroxyl)가 다른 기능기로 치환된 것일 수 있고, 일 예로, 카르복실화된 감마-사이클로덱스트린(carboxylated γ- cyclodextrin)일 수 있다.In addition, the gamma-cyclodextrin derivative may be a hydroxyl group (hydroxyl) bonded to each carbon constituting the glucopyranose unit is substituted with another functional group, for example, carboxylated gamma-cyclodextrin (carboxylated γ-cyclodextrin).

또한, 본 발명의 다층막은 바람직하게는 최외각층의 1 이상이 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다. 상기 다층막이 콜로이드 또는 기판 위에 적층되는 경우, 상기 콜로이드 또는 기판에 접촉되는 고분자 전해질층은 양이온성 고분자 전해질층이 바람직하므로, 이러한 경우에 외부로 노출되는 다른 최외각층은 바람직하게는 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다. 상기 다층막에 감마-사이클로덱스트린을 포함시키는 경우, 외부로 노출되는 최외각층이 양이온성 고분자 전해질층인 경우에는 오히려 접촉각이 상승하여 소수성 표면을 갖게 되나, 외부로 노출되는 최외각층이 음이온성 고분자 전해질층인 경우에는 접촉각이 감소하여 친수성 표면을 갖게 되어, 세포의 접촉이 용이하게 되므로, 상기 외부로 노출되는 최외각층은 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다. 일 예로, 상기 다층막이 음전하를 갖는 기판 또는 음전하를 갖는 콜로이드에 적층되는 경우, 상기 다층막의 최외각층은 바람직하게는 어느 한 층이 양이온성 고분자 전해질층이고, 다른 한 층이 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다.In the multilayer film of the present invention, preferably, at least one of the outermost layer may be an anionic polymer electrolyte layer. When the multilayer film is stacked on the colloid or the substrate, the polymer electrolyte layer contacting the colloid or the substrate is preferably a cationic polymer electrolyte layer. In this case, the outermost layer exposed to the outside is preferably an anionic polymer electrolyte layer. Can be. When gamma-cyclodextrin is included in the multilayer, when the outermost layer exposed to the outside is a cationic polymer electrolyte layer, the contact angle is increased to have a hydrophobic surface, but the outermost layer exposed to the outside is the anionic polymer electrolyte layer. When the contact angle is reduced to have a hydrophilic surface to facilitate cell contact, the outermost layer exposed to the outside may be an anionic polymer electrolyte layer. For example, when the multilayer film is laminated on a negatively charged substrate or on a negatively charged colloid, the outermost layer of the multilayer film may preferably be any one cationic polymer electrolyte layer and the other anionic polymer electrolyte layer. have.

또한, 본 발명의 한 측면에 있어서, 본 발명은 상기 다층막의 제조방법에 관한 것이다.Moreover, in one aspect of this invention, this invention relates to the manufacturing method of the said multilayer film.

본 발명의 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 다층막의 제조방법은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하여 교대 적층 구조를 형성하는 단계; 및 상기 교대 적층 구조를 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함시키는 단계를 포함하는 방법일 수 있다.In the method of manufacturing a multilayer membrane including gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in an alternating stacked structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer of the present invention, the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer are alternately stacked. Forming an alternating stacked structure; And it may be a method comprising the step of including the alternating laminated structure gamma-cyclodextrin or derivatives thereof.

상기 교대 적층 구조를 형성하는 단계는 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 방법으로 수행할 수 있다.Forming the alternate stacking structure may be performed by alternately stacking the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer.

상기 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 방법은 일 예로 Layer-by-Layer(LBL) 증착기술로 수행할 수 있다. 상기 Layer-by-Layer(LBL) 증착기술은 도 2와 같은 방법으로 수행할 수 있다. 상기 Layer-by-Layer(LBL) 증착기술은 상대전하를 띠는 고분자 전해질을 교대로 흡착시키면서 원하는 만큼 흡착 단계를 반복하여, 고분자 전해질층의 두께 즉, 다층막 또는 필름의 두께를 조절할 수 있다는 점에서 바람직하다.The method of alternately stacking the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer may be performed by, for example, a layer-by-layer (LBL) deposition technique. The layer-by-layer (LBL) deposition technique may be performed by the method as shown in FIG. 2. In the layer-by-layer (LBL) deposition technique, the adsorption step is repeated as desired while alternately adsorbing a polymer electrolyte having a relative charge, thereby controlling the thickness of the polymer electrolyte layer, that is, the thickness of a multilayer film or a film. desirable.

일 예로, 상기 교대 적층 구조를 형성하는 단계는 도 2에 기재된 방법과 같이 전하를 갖는 콜로이드(일 예로, 음전하를 갖는 콜로이드) 또는 기판(일 예로, 음전하를 갖는 기판)을 상대전하를 갖는 고분자 전해질 용액(양전하 고분자 전해질 용액)에 담가, 고분자 전해질을 기판에 흡착시켜 고분자 전해질층을 형성시키는 과정 및 상기 고분자 전해질층이 형성된 기판을 상기 고분자 전해질 용액의 고분자 전해질과 상대전하를 갖는 고분자 전해질 용액(음전하 고분자 전해질 용액)에 담가, 상기 고분자 전해질을 상기 고분자 전해질층이 형성된 콜로이드 또는 기판에 흡착시켜 상기 고분자 전해질층 위에 또 하나의 고분자 전해질층을 형성시키는 과정을 포함하는 방법으로 수행하거나, 상기 고분자 전해질층을 형성시키는 과정 및 또 하나의 고분자 전해질층을 형성시키는 과정을 반복하는 방법으로 수행할 수 있다.As an example, the step of forming the alternating stacked structure may include a polymer electrolyte having a relative charge between a colloid having a charge (for example, a colloid having a negative charge) or a substrate (for example, a substrate having a negative charge) as in the method of FIG. 2. A process of forming a polymer electrolyte layer by immersing in a solution (positive charge polymer electrolyte solution), adsorbing a polymer electrolyte to a substrate, and a polymer electrolyte solution (negative charge) having a substrate on which the polymer electrolyte layer is formed has a relative charge with the polymer electrolyte of the polymer electrolyte solution. Or immersing the polymer electrolyte in a colloid or a substrate on which the polymer electrolyte layer is formed to form another polymer electrolyte layer on the polymer electrolyte layer, or the polymer electrolyte layer Process and another polymer electrolyte It can be carried out by repeating the process of forming the layer.

상기 고분자 전해질층을 형성시키는 과정 및 또 하나의 고분자 전해질층을 형성시키는 과정은 각 과정을 수행한 후 전해질층이 형성된 기판을 세척하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.The process of forming the polymer electrolyte layer and the process of forming another polymer electrolyte layer may further include a process of washing the substrate on which the electrolyte layer is formed after each process.

상기 교대 적층 구조를 형성하는 단계는 일 예로, 콜로이드 또는 기판 위에 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 방법으로 수행할 수 있다.The step of forming the alternate stacking structure may be performed by alternately stacking the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer on the colloid or the substrate.

상기 콜로이드는 콜로이드 입자를 의미하며, 상기 콜로이드 입자는 표면에 카르복실산 작용기를 가진 입자, 일 예로 카르복실산 작용기를 가진 폴리스티렌 입자 또는 자성입자, 일 예로 Fe3O4일 수 있다.The colloid may mean colloidal particles, and the colloidal particles may be particles having carboxylic acid functional groups on the surface thereof, for example, polystyrene particles or magnetic particles having carboxylic acid functional groups, for example Fe 3 O 4 .

상기 콜로이드 입자에 상기 다층막을 형성시키는 과정은 상기 도 3과 같이, 전하를 띄는 콜로이드 입자에 반대 전화를 띄는 고분자 전해질층을 적층시키고, 이후 상기 고분자 전해질층이 상대 전하를 갖는 고분자 전해질층을 적층시키는 방법 또는 상기 1 bilayer의 다층막을 반복하여 적층하는 방법으로 수행할 수 있다.In the process of forming the multilayer film on the colloidal particles, as shown in FIG. 3, the polymer electrolyte layer having the opposite inversion to the charged colloidal particles is laminated, and then the polymer electrolyte layer is laminated with the polymer electrolyte layer having the relative charge. The method may be performed by repeatedly stacking the multilayer film of the 1 bilayer.

상기 기판은 그 재질이 특별히 한정되지 않으나, 일 예로 유리로 제조된 기판(glass slide), 실리콘(silicon)이나 금(gold) 등으로 제조된 금속기판, 폴리 스티렌으로 제조된 기판일 수 있다. 구체적으로, 상기 기판은 mica와 같이 양전하 경향을 띄는 기판일 수 있고, 유리(glass), 실리콘(silicon), 금(gold), 철(steel) 등의 금속기판과 같이 음전하 경향을 띄는 기판일 수 있으며, 플라스틱류(폴리스티렌, 아크릴, 테프론 등)와 같은 전하를 띄지 않는 유기질 기판일 수 있다.The substrate is not particularly limited, but may be, for example, a glass slide made of glass, a metal substrate made of silicon or gold, or a substrate made of polystyrene. Specifically, the substrate may be a substrate that tends to be positively charged, such as mica, and may be a substrate that tends to be negatively charged, such as metal substrates such as glass, silicon, gold, and steel. It may be an organic substrate having no charge such as plastics (polystyrene, acrylic, Teflon, etc.).

상기 전하를 띄는 기판의 경우, 반대전하의 고분자 전해질을 이용하여 고분자 전해질층을 형성시킬 수 있고, 상기 전하를 띄지 않는 유기질 기판의 경우, 고분자 물질 간의 소수성(hydrophobic) 흡착성을 이용하여 고분자 전해질층을 형성시킬 수 있다.In the case of the charged substrate, the polymer electrolyte layer may be formed using the polymer electrolyte of the opposite charge, and in the case of the organic substrate in the absence of the charge, the polymer electrolyte layer may be formed by using hydrophobic adsorption between the polymer materials. Can be formed.

상기 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 단계는 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액에 교대로 침지시키는 방법으로 수행할 수 있다.The step of alternately stacking the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer may be performed by alternately immersing the polymer electrolyte solution containing the anionic polymer electrolyte and the polymer electrolyte solution containing the cationic polymer electrolyte. have.

상기 전해질층을 형성하는 단계에 사용되는 음이온성 고분자 전해질 용액은 pH 1.0 내지 pH 11.0, 바람직하게는 pH 2.0 내지 pH 10.0, 더욱 바람직하게는 pH 3.0 내지 pH 5.0, 더더욱 바람직하게는 pH 3.5 내지 pH 4.5로 pH를 조절한 것일 수 있다. 또한, 상기 전해질층을 형성하는 단계에 사용되는 양이온성 고분자 전해질 용액은 바람직하게는 pH 1.0 내지 pH 11.0, 바람직하게는 pH 2.0 내지 pH 10.0, 더욱 바람직하게는 pH 7.5 내지 pH 9.5, 더더욱 바람직하게는 pH 8.0 내지 pH 9.0으로 pH를 조절한 것일 수 있다. 상기 pH의 음이온성 고분자 전해질 용액 및 상기 pH의 양이온성 고분자 전해질 용액을 이용하여 적층하는 경우, 상기 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 상기 다층막 내에 효과적으로 흡착 또는 포함시킬 수 있으므로, 상기 각 고분자 전해질 용액의 pH는 상기 pH범위가 바람직하다.The anionic polymer electrolyte solution used in the step of forming the electrolyte layer is pH 1.0 to pH 11.0, preferably pH 2.0 to pH 10.0, more preferably pH 3.0 to pH 5.0, even more preferably pH 3.5 to pH 4.5 PH may be adjusted to. In addition, the cationic polymer electrolyte solution used to form the electrolyte layer is preferably pH 1.0 to pH 11.0, preferably pH 2.0 to pH 10.0, more preferably pH 7.5 to pH 9.5, even more preferably The pH may be adjusted to pH 8.0 to pH 9.0. When laminating using the anionic polymer electrolyte solution of pH and the cationic polymer electrolyte solution of pH, the gamma-cyclodextrin or its derivatives can be effectively adsorbed or included in the multilayer membrane, The pH is preferably in the above pH range.

상기 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는 상기 기판, 특히 표면접착력인 약한 실리콘 기판 등의 경우에는 양전하를 띤 고분자전해질인 폴리 알릴아민하이드로클로라이드를 포함하는 고분자 전해질 용액에 담가 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 층을 형성시킨 후에, 상기 음이온성 고분자 전해질 용액 및 폴리 아크릴아미드 용액을 이용하여 교대 적층 구조를 형성할 수 있다.When the cationic polyelectrolyte is polyacrylamide, polyallylamine hydrochloride is immersed in a polymer electrolyte solution containing polyallylamine hydrochloride, which is a positively charged polyelectrolyte, in the case of a weak silicon substrate having a surface adhesion. After the layer is formed, an alternating layered structure can be formed using the anionic polymer electrolyte solution and polyacrylamide solution.

상기 교대 적층 구조를 형성하는 단계는 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는, 생체적 환경에 대한 안정성을 부여하기 위하여, 고분자 전해질 간에 가교반응을 수행하여 가교결합(cross-linking)을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가교결합을 형성시키는 단계는 EDAC를 통한 화학반응 또는 열처리를 통해 가교반응을 형성하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 열처리는 70℃ 내지 90℃ 또는 80℃에서 8 내지 12시간 또는 10시간 동안 가열하는 방법으로 수행할 수 있고, 상기 반응시간이나 온도는 진공오븐을 이용하는 경우 감축하는 경향으로 조절할 수 있다.The step of forming the alternating stacked structure is, when the cationic polyelectrolyte is poly acrylamide, in order to give stability to the biological environment, to perform cross-linking reaction between the polymer electrolyte to form cross-linking (cross-linking) It may further comprise a step. The forming of the crosslinking may be performed by a method of forming a crosslinking reaction through chemical reaction or heat treatment through EDAC. The heat treatment may be performed by heating at 70 ° C. to 90 ° C. or 80 ° C. for 8 to 12 hours or 10 hours, and the reaction time or temperature may be adjusted by a tendency to reduce when using a vacuum oven.

상기 교대 적층 구조를 형성하는 단계는 바람직하게는 기판 또는 콜로이드의 반대편에 위치하는 최외각층이 음이온성 고분자 전해질층이 되도록 적층할 수 있으며, 상기 기판 또는 콜로이드가 음전하를 갖는 기판 또는 음전하를 갖는 콜로이드인 경우에는 상기 적층이 n bilayer의 다층막이 적층되도록 적층하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 n은 자연수를 의미한다.The step of forming the alternating stacking structure may preferably be stacked such that the outermost layer located opposite the substrate or the colloid is an anionic polymer electrolyte layer, wherein the substrate or the colloid is a negatively charged substrate or a negatively charged colloid In this case, the lamination may be performed by laminating a multi-layered film of n bilayer. N means a natural number.

상기 교대 적층 구조를 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함시키는 단계는 상기 교대 적층 구조 또는 상기 교대 적층 구조가 형성된 기판을 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 용액에 담그거나 함침시키는 방법으로 수행할 수 있다.The step of including the alternating stack structure with gamma-cyclodextrin or a derivative thereof may be performed by dipping or impregnating the alternating stack structure or the substrate on which the alternating stack structure is formed into a solution containing gamma-cyclodextrin or a derivative thereof. Can be.

상기 교대 적층 구조 또는 상기 교대 적층 구조가 형성된 기판을 상기 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 용액에 담그거나 함침시키는 경우, 상기 교대 적층 구조 즉, 상기 전해질층이 적층된 다층막에 상기 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체가 흡착 또는 포함되어, 최종적으로 상기 사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 다층막이 제조될 수 있다.When the substrate having the alternating layered structure or the alternating layered structure formed is immersed or impregnated in a solution containing the gamma-cyclodextrin or a derivative thereof, the gamma-cyclo Dextrin or derivatives thereof may be adsorbed or included to finally produce a multilayer membrane comprising the cyclodextrin or derivatives thereof.

또한, 상기 다층막은 조직공학적 재료, 일 예로 세포를 키우기 위한 지지체의 재료로 사용될 수 있고, 생체감응장치나 화학센서(chemical sensor)와 같은 화학감응장치를 포함하는 다양한 고분자 다층막이 요구되는 장치 또는 기구에 응용될 수 있다.In addition, the multilayer membrane may be used as a tissue engineering material, for example, a support material for growing cells, and a device or apparatus requiring various polymer multilayer membranes including a chemical sensitive device such as a biosensing device or a chemical sensor. It can be applied to.

일 예로, 본 발명은 상기 다층막을 포함하는 생체감응장치를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a biosensing device including the multilayer film.

또한, 상기 다층막의 경우는 세포의 선택적 흡착 등과 같은 목적 또는 생체감응장치의 응용을 위하여 상기 고분자 전해질을 패터닝할 수 있다. 상기 다층막은 바람직하게는 최외각층의 1 이상이 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다. 상기 생체감응장치에 포함되는 다층막이 음전하를 갖는 콜로이드 또는 음전하를 갖는 기판 위에 적층되는 경우, 상기 콜로이드 또는 기판에 접촉되는 고분자 전해질층은 양이온성 고분자 전해질층이어야 하며, 이러한 경우에 외부로 노출되는 다른 최외각층은 바람직하게는 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다.In the case of the multilayer membrane, the polymer electrolyte may be patterned for purposes such as selective adsorption of cells or for application of a biosensing device. In the multilayer film, at least one of the outermost layers may be an anionic polymer electrolyte layer. When the multilayer film included in the biosensing device is laminated on a colloid or a negative charge having a negative charge, the polymer electrolyte layer contacting the colloid or the substrate should be a cationic polymer electrolyte layer, and in this case, the other polymer exposed to the outside The outermost layer may preferably be an anionic polymer electrolyte layer.

이러한 측면에서, 본 발명의 생체감응장치는 음전하를 갖는 콜로이드 또는 음전하를 갖는 기판 및 상기 다층막을 포함하는 것일 수 있다.In this aspect, the biosensing device of the present invention may include a colloid or negative substrate having a negative charge and the multilayer film.

상기 패터닝을 통하여 형성되는 상기 다층막 패턴층에는 생체물질 고정용 물질이 결합될 수 있다. 상기 생체물질은 일예로 세포, 단당류, 이당류, 올리고사카라이드, 지방산, 폴리펩타이드 또는 단백질 및 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 세포일 수 있다. 상기 세포는 원핵세포 및 진핵세포를 포함한 모든 세포일 수 있고, 일 예로 섬유세포, 간세포(hepatocyte), 신경세포(ne urons), 암세포(cancer cell, 예를 들면 HeLa cell), B cell, 백혈구세포(white blood cell, 예를 들면 Raw 264.7) 등을 포함한 면역세포 및 배아세포 등일 수 있다.A biomaterial fixing material may be combined with the multilayer pattern layer formed through the patterning. For example, the biomaterial may be any one selected from the group consisting of cells, monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, fatty acids, polypeptides, proteins, and polynucleotides, and preferably cells. The cell may be any cell including prokaryotic and eukaryotic cells, for example, fibroblasts, hepatocytes, neurons, cancer cells (eg HeLa cells), B cells, white blood cells (white blood cell, eg, Raw 264.7), and the like, and immune cells and embryonic cells.

상기 생체물질 고정용 물질은 바람직하게는 생체물질 고정용 생체물질일 수 있다. 상기 생체물질 고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 모든 올리고펩타이드 및 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질과 기타 수용체 펩타이드를 가진 단백질일 수 있으며, 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질은 피브로넥틴(fibronectin) 또는 피브린(fibrin) 등일 수 있고, 상기 수용체 펩타이드를 가진 단백질은 라미닌(lamin) 또는 콜라겐(collagen) 등 일 수 있다.The biomaterial-fixing material may be a biomaterial-fixing biomaterial. The biomaterial for fixing the biomaterial may be any oligopeptide including an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD and a protein including the oligopeptide and other receptor peptides, and the protein including the oligopeptide may be fibronectin ( fibronectin or fibrin, and the like, and the protein having the receptor peptide may be laminin, collagen, or the like.

또한, 상기 다층막은 상기 패턴층 위에 박막을 추가로 포함하는 것일 수 있고, 상기 박막은 상기 생체물질, 바람직하게는 세포를 포함하는 것일 수 있고, 상기 생체물질은 상기 생체물질 고정용 생체물질, 바람직하게는 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 폴리펩타이드일 수 있다. 상기 박막은 고분자 전해질 또는 감마-사이클로덱스트린이나 이의 유도체의 중합체를 포함하는 고분자 전해질 패턴층에 부착된 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 박막에 포함된 세포가 세포정용 생체물질이 결합된 고분자 전해질 또는 감마-사이클로덱스트린이나 이의 유도체를 포함하는 패턴층에 부착된 것일 수 있다.In addition, the multilayer film may further include a thin film on the pattern layer, the thin film may include the biomaterial, preferably cells, the biomaterial is a biomaterial for fixing the biomaterial, preferably Preferably, the polypeptide may include an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD. The thin film may be attached to a polymer electrolyte pattern layer including a polymer of a polymer electrolyte or gamma-cyclodextrin or a derivative thereof. Preferably, the cell included in the thin film is a polymer electrolyte or gamma combined with a cell biomaterial. It may be attached to a pattern layer including a cyclodextrin or a derivative thereof.

상기 다층막이 DNA 칩(DN A chip), 단백질 칩(Protein chip) 또는 세포계 바이오센서(cell-based biosensor) 등에 사용되는 경우, 상기 패턴층을 포함하지 아니한 최외곽층은 기판에 접합하는 기판 접착층일 수 있고, 상기 다층막이 유도 조직 재생술에 사용되거나, 피부 또는 점막 조직의 드레싱 소재 등으로 사용되는 등 조직 재생 유도 기능을 위해 손상 조직과 마주하는 면으로 사용되는 경우, 상기 패턴층을 포함하지 아니한 최외각층은 생체 조직에 접합하는 조직 접착층일 수 있다.When the multilayer film is used for a DNA chip, a protein chip, or a cell-based biosensor, the outermost layer not including the pattern layer may be a substrate adhesive layer bonded to a substrate. And when the multilayer film is used as a surface facing the damaged tissue for tissue regeneration inducing function, such as used for induced tissue regeneration, or as a dressing material for skin or mucosal tissue, the outermost layer not including the pattern layer Each layer may be a tissue adhesion layer that bonds to biological tissue.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 생체반응장치에 관한 것이다.In another aspect of the invention, the invention relates to a bioreactor.

상기 생체반응장치는 상기 다층막을 포함하는 생체감응장치일 수 있다.The bioreactor may be a biosensing device including the multilayer film.

구체적으로, 상기 생체반응장치는Specifically, the bioreactor is

기판 및 상기 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 다층막을 포함하는 생체감응장치일 수 있다.It may be a biosensing device including a substrate and a multilayer film including gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in an alternating stacked structure of the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer.

상기 생체감응장치는 세포고정용 생체물질이 아미드기를 포함하는 양전하성 고분자 전해질과 결합되어 있어서, 화학적 안정성이 우수하고, 세포 배양에 적합한 조건을 제공할 수 있으므로, 세포계 생체감응장치에 응용될 수 있다. 상기 생체감응장치는 일 예로 biosensor일 수 있다.The biosensing device is combined with a positively charged polymer electrolyte containing an amide group in a cell-fixing biomaterial, and thus can be applied to a cell-based biosensing device because it has excellent chemical stability and can provide conditions suitable for cell culture. . The biosensing device may be, for example, a biosensor.

상기 기판은 생체감응장치에 응용될 수 있는 기판으로, 그 재질이 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 유리로 제조된 것(glass slide) 또는 실리콘(silicon)이나 금(gold) 등의 금속기판으로 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 기판은 mica와 같이 양전하 경향을 띄는 기판일 수 있고, 유리(glass), 실리콘(silicon), 금(gold), 철(steel) 등의 금속기판과 같이 음전하 경향을 띄는 기판일 수 있으며, 플라스틱류(폴리스티렌, 아크릴, 테프론 등)와 같은 전하를 띄지 않는 유기질 기판일 수 있다.The substrate is a substrate that can be applied to the biosensing device, the material is not particularly limited, for example, made of glass (glass slide) or metal substrate such as silicon (silicon) or gold (gold) It may have been. Specifically, the substrate may be a substrate that tends to be positively charged, such as mica, and may be a substrate that tends to be negatively charged, such as metal substrates such as glass, silicon, gold, and steel. It may be an organic substrate having no charge such as plastics (polystyrene, acrylic, Teflon, etc.).

상기 전하를 띄는 기판의 경우, 반대전하의 고분자 전해질을 이용하여 다층막을 코팅할 수 있고, 상기 전하를 띄지 않는 유기질 기판의 경우, 고분자 물질간의 소수성(hydrophobic) 흡착성을 이용하여 다층막을 코팅할 수 있다.In the case of the charged substrate, the multilayer film may be coated using a polymer electrolyte of opposite charge, and in the case of the organic substrate in the absence of the charge, the multilayer film may be coated using hydrophobic adsorption between polymer materials. .

상기 다층막은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 layer-by-layer(LBL) 증착기술을 이용하여 제조된 것일 수 있고, 사이클로덱스트린 또는 이의 유도체가 포함된 것일 수 있다.The multilayer membrane may be an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer may be prepared using a layer-by-layer (LBL) deposition technique, and may include cyclodextrin or a derivative thereof.

상기 다층막은 바람직하게는 상기 기판에 접촉되는 고분자 전해질층이 양이온성 고분자 전해질층이어야 하므로, 상기 기판의 반대방향의 최외각층은 바람직하게는 음이온성 고분자 전해질층일 수 있다.In the multilayer film, since the polymer electrolyte layer contacting the substrate is preferably a cationic polymer electrolyte layer, the outermost layer in the opposite direction of the substrate may be an anionic polymer electrolyte layer.

또한, 상기 다층막은 화학감응장치를 포함하는 다양한 고분자 다층막이 요구되는 장치 또는 기구에 응용될 수 있다.In addition, the multilayer film may be applied to a device or a device requiring various polymer multilayer films including a chemical sensitive device.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 화학감응장치에 관한 것이다. 일 예로, 본 발명은 상기 다층막을 포함하는 화학감응장치일 수 있다.In another aspect of the invention, the invention relates to a chemical sensitive device. For example, the present invention may be a chemical sensitive device including the multilayer film.

구체적으로, 상기 화학감응장치는 기판 및 상기 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 다층막을 포함하는 화학감응장치일 수 있다.Specifically, the chemical sensitizer may be a chemical sensitizer including a substrate and a multilayer membrane including gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in an alternating stacked structure of the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer.

본 발명의 다층막 및 생체감응장치는 기존 양이온성 고분자층 및 음이온성 고분자층이 교대로 적층된 적층구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체가 포함되거나 흡착되어, 상기 적층구조에 포함된 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체로 인하여 세포의 흡착성이 향상되고, 다층막 내부에 특정 물질을 흡착할 수 있으며, 특정 물질의 광학활성을 향상시킬 수 있으므로, 생체감응장치(Biosensor)를 포함한 다양한 용도로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 생체조직과 결합하여 실험 또는 진단용, 의료용이나 질병 치료용으로도 사용될 수 있어, 그 산업적 효과가 매우 크다 할 것이다.In the multilayer film and the biosensing device of the present invention, a gamma-cyclodextrin or a derivative thereof is included or adsorbed in a stack structure in which an existing cationic polymer layer and an anionic polymer layer are alternately stacked, and thus gamma-cyclodextrin included in the stack structure. Alternatively, the derivatives thereof may improve cell adsorption, adsorb specific substances inside the multilayered membrane, and improve optical activity of specific substances, and thus may be used in various applications including biosensors. In addition, it can be used for experiment or diagnosis, medical treatment or disease treatment in combination with biological tissue, the industrial effect will be very large.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, x-ray 구조 분석에 의해 분석한 사이클로덱스트린의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, Layer-by-Layer(LBL) 증착기술로 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 콜로이드 입자에 양이온성 고분자 전해질층과 음이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 고분자 전해질층과 음이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하여 고분자 다층박막을 제조하는 과정 및 상기 고분자 다층박막에 감마-사이클로덱스트린을 흡착시키는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 고분자 다층박막의 접촉각을 나타낸 그래프로, 세로축은 접촉각을 나타내며, 가로축의 숫자는 다층막의 적층 정도(BL 수치)를 나타내고, PAH는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드를 의미하고, PMA는 폴리메탈아크릴산을 의미하며, γCyD는 감마-사이클로덱스트린이 적층되었음을 의미한며, 첫 번째 파란색 막대는 static contact angle을 의미하며, 두 번째 붉은색 막대는 advancing contact angle을 의미하고, 세 번째 초록색 막대는 receding contact angle을 의미한다. 도 5a는 기질의 반대편 최외각층(top surface)이 PMA 층인 경우의 접촉각 측정 결과이고, 도 5b는 기질의 반대편 최외각층이 PAH 층인 경우의 접촉각 측정 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 고분자 다층박막에 대한 신장세포(HEK 293 kidney cell)의 흡착 정도를 확인한 사진으로, Bare는 기질에 다층막을 적층시키지 않은 경우를 의미하고, PMA Top surface는 기질의 반대편 최외각층이 PMA 층인 경우 경우를 의미하며, PAH Top surface는 기질의 반대편 최외각층이 PAH 층인 경우를 의미하고, PAH(8.5)/PMA(4.0)는 적층 구조만을 가진 다층막을 의미하며, γ-CyD Complexed PAH(8.5)/PMA(4.0)는 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층막을 의미한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 고분자 다층박막의 특정 물질의 포집능을 확인하기 위하여, 메틸렌 블루로 염색한 다층막의 UV 흡광도를 측정한 그래프로, 세로축은 흡광도를 나타내고, PAH는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드를 의미하며, PMA는 폴리메탈아크릴산을 의미하고, 고분자 옆에 기재된 아래첨자는 다층막의 적층 정도(BL 수치)를 나타내며, 파란 그래프는 다층막을 메틸렌 블루로 염색한 경우이고, 붉은 그래프는 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 고분자 다층막을 메틸론 블루로 염색한 경우를 의미한다. 도 7a는 PAH 및 PMA를 10 BL 적층시킨 다층막으로 실험한 경우이고, 도 7b는 PAH 및 PMA를 10.5 BL 적층시킨 다층막으로 실험한 경우이다.
1 is a schematic diagram showing the structure of a cyclodextrin analyzed by x-ray structure analysis according to an embodiment of the present invention.
2 is a process diagram illustrating a method of alternately stacking an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer by a layer-by-layer (LBL) deposition technique according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of alternately stacking a cationic polymer electrolyte layer and an anionic polymer electrolyte layer on colloidal particles according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of preparing a polymer multilayer thin film by alternately stacking a polymer electrolyte layer and an anionic polymer electrolyte layer and adsorbing gamma-cyclodextrin to the polymer multilayer thin film according to an embodiment of the present invention. to be.
FIG. 5 is a graph showing a contact angle of a polymer multilayer thin film including gamma-cyclodextrin according to an embodiment of the present invention, in which the vertical axis represents the contact angle, and the number of the horizontal axis represents the stacking degree (BL value) of the multilayer film, PAH stands for polyallylaminehydrochloride, PMA stands for polymetalacrylic acid, γCyD stands for gamma-cyclodextrin stacked, the first blue bar stands for static contact angle, and the second red bar Is the advancing contact angle, and the third green bar is the receding contact angle. FIG. 5A is a result of contact angle measurement when the opposite top surface of the substrate is a PMA layer, and FIG. 5B is a result of contact angle measurement when the outermost outer layer of the substrate is a PAH layer.
6 is a photograph confirming the degree of adsorption of kidney cells (HEK 293 kidney cells) to the polymer multilayer thin film containing gamma-cyclodextrin, according to an embodiment of the present invention, when Bare does not laminate a multilayer film on the substrate PMA Top surface refers to the case where the outermost layer opposite to the substrate is a PMA layer, PAH Top surface refers to the case where the outermost outer layer of the substrate is a PAH layer, PAH (8.5) / PMA (4.0) is laminated It refers to a multilayer having only a structure, γ-CyD Complexed PAH (8.5) / PMA (4.0) refers to a multi-layered film containing gamma-cyclodextrin.
FIG. 7 is a graph measuring UV absorbance of a multilayer film dyed with methylene blue, in order to confirm the trapping ability of a specific material of the polymer multilayer thin film including gamma-cyclodextrin according to an embodiment of the present invention. Absorbance, PAH means polyallylamine hydrochloride, PMA means polymetalacrylic acid, subscript next to the polymer indicates the degree of lamination (BL value) of the multilayer film, blue graph shows the multilayer film as methylene blue In the case of staining, the red graph means a case where the polymer multilayer membrane including gamma-cyclodextrin is dyed with methylon blue. FIG. 7A illustrates a case where an experiment is performed using a multilayer film having 10 BL laminated PAH and PMA, and FIG. 7B illustrates a case where an experiment is performed using a multilayer film obtained by laminating 10.5 BL PAH and PMA.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 실시예일뿐이므로, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention are described. However, the following examples are only examples for illustrating the present invention, and thus the protection scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1: 감마- 1: Gamma 사이클로덱스트린을Cyclodextrin 포함하는  Containing 다층막의Multilayer 제조 Produce

실시예Example 1-1. 재료 및 시약 1-1. Materials and reagents

Poly(methacrylic acid)(PMA, Mw=100,000)와 Poly(allylamine hydrochloride)(PAH, Mw =60,000)는 Polysciences, Inc.(영국)에서 구입하여 사용하였고, 감마-사이클로덱스트린(γ-cyclodextrin)은 SUPELCO, Inc.(USA)에서 구입한 carboxylated γ-cyclodextrin을 사용하였다. Methylene blue Hydrate(MeB)는 Fluka사(독일)의 제품을 이용하였다.Poly (methacrylic acid) (PMA, Mw = 100,000) and Poly (allylamine hydrochloride) (PAH, Mw = 60,000) were purchased from Polysciences, Inc. (UK) and gamma-cyclodextrin (γ-cyclodextrin) was SUPELCO. The carboxylated γ-cyclodextrin purchased from Inc., USA was used. Methylene blue Hydrate (MeB) was used as a product of Fluka (Germany).

상기 고분자 전해질(PMA, PAH 및 감마-사이클로덱스트린)과 MeB는 별도의 정제과정 없이 사용하였다. 실험에 사용한 수용액의 제조 및 세척과정에 사용된 탈이온수는 Millipore 사의 Milli-Q 정수기(Millipore Co., USA)를 이용하여 생산한 탈이온수(Deionized water; > 18 MΩcm)를 이용하여 수행하였다.The polymer electrolytes (PMA, PAH and gamma-cyclodextrin) and MeB were used without further purification. Deionized water used in the preparation and washing process of the aqueous solution used in the experiment was performed using deionized water (> 18 MΩcm) produced by Millipore's Milli-Q water purifier (Millipore Co., USA).

또한, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline(DPBS), 0.25% Tripsin-EDTA 및 Dulbecco's modified eagle medium(DMEM)는 Gibco(USA) 제품을 사용하였고, DMEM의 제조에 사용된 fetal bovine serum(FBS)와 Antibiotic-Antimycotic도 Gibco(USA) 제품을 사용하였다.
In addition, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS), 0.25% Tripsin-EDTA, and Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) used Gibco (USA) products, and also used fetal bovine serum (FBS) and Antibiotic-Antimycotic used in the preparation of DMEM. Gibco (USA) product was used.

실시예Example 1-2. 고분자 다층박막의 제조 1-2. Preparation of Polymer Multilayer Thin Film

고분자 다층박막은 상기 실시예 1-1의 고분자 전해질을 상기 탈이온수에 0.01M의 농도로 제조된 용액을 이용하여 LBL 방법으로 수행하였다. 보다 상세하게는, 상기 고분자 다층막의 제조과정은 하기와 같다.The polymer multilayer thin film was carried out by the LBL method using the solution prepared in Example 1-1 in a concentration of 0.01M in the deionized water. More specifically, the manufacturing process of the polymer multilayer film is as follows.

상기 PAH 수용액 및 PMA 수용액은 상기 탈이온수에 상기 PAH 및 PMA을 0.01M의 농도로 만들어 사용하였고, 상기 수용액의 pH는 0.1M HCl 수용액이나 0.1M NaOH 수용액을 이용하여 조절하였다.The PAH aqueous solution and the PMA aqueous solution were used to make the PAH and PMA in a concentration of 0.01M in the deionized water, the pH of the aqueous solution was adjusted using 0.1M HCl aqueous solution or 0.1M NaOH aqueous solution.

상기 LBL 방법에 사용된 기질은 유리 또는 실리콘 소재의 기판(Slide glass 또는 Silicon wafer)을 사용하였다. 상기 기판을 세척병에 희석한 세제와 함께 넣고 15분 동안 초음파처리(Ultrasonication)하여 세척한 후, 다시 상기 탈이온수로 3번의 헹굼 과정을 수행하였다. 상기 헹굼 과정을 수행한 기판은 질소 가스를 이용하여 건조시켰다.The substrate used in the LBL method was a glass or silicon substrate (slide glass or silicon wafer). The substrate was put together with a detergent diluted in a washing bottle, washed by ultrasonication (Ultrasonication) for 15 minutes, and then rinsed three times with the deionized water. The substrate on which the rinsing process was performed was dried using nitrogen gas.

상기 건조된 기판을 pH가 조절된 양이온성 전해질(PAH) 수용액에 20분간 담근 후 꺼내고, 상기 탈이온수를 이용하여 2분간 헹굼 과정을 2회 수행하였다. 상기 헹굼 과정을 거친 후, 음이온성 전해질(PMA) 수용액에 15분간 담근 후 꺼내고, 상기와 같은 방법으로 상기 탈이온수를 이용하여 헹굼 과정을 수행하였다. 상기 과정에 의해 제조된 박막을 1 bilayer라 하였고, 원하는 두께만큼 bilayer수를 늘리기 위하여 상기 과정을 동일하게 반복하였다.The dried substrate was immersed in a pH-controlled cationic electrolyte (PAH) aqueous solution for 20 minutes and then taken out, followed by rinsing twice for 2 minutes using the deionized water. After the rinsing process, the solution was immersed in an anionic electrolyte (PMA) solution for 15 minutes and then taken out, and the rinsing process was performed using the deionized water in the same manner as described above. The thin film prepared by the above process was referred to as 1 bilayer, and the same procedure was repeated to increase the number of bilayers by a desired thickness.

상기 과정을 통하여, 원하는 두께의 다층박막을 제조한 후, 질소 가스를 이용하여 상기와 같은 방법으로 건조시켰다.
Through the above process, a multilayer thin film of a desired thickness was prepared, and then dried in the same manner as above using nitrogen gas.

실시예Example 1-3.  1-3. 사이클로덱스트린의Cyclodextrin 흡착 absorption

상기 실시예 1-2의 고분자 다층박막의 제조과정 및 상기 고분자 다층박막에 감마-사이클로덱스트린을 흡착시키는 과정은 도 4에 기재된 방법으로 수행하였다.The process of preparing the polymer multilayer thin film of Example 1-2 and adsorbing gamma-cyclodextrin to the polymer multilayer thin film were performed by the method described in FIG. 4.

상기 고분자 다층박막에 감마-사이클로덱스트린을 흡착시키는 과정은 보다 구체적으로 상기 실시예 1-2에서 제조된 고분자 다층박막을 상기 감마-사이클로덱스트린(carboxylated γ-cyclodextrin)을 상기 탈이온수에 녹인 감마-사이클로덱스트린 수용액에 15분간 담근 후 꺼내고, 상기 실시예 1-2에 기재된 방법으로 상기 탈이온수를 이용하여 헹굼 과정을 수행하였다.
The process of adsorbing gamma-cyclodextrin to the polymer multilayer thin film is more specifically the gamma-cyclo- dissolve the gamma-cyclodextrin (carboxylated γ-cyclodextrin) in the deionized water of the polymer multilayer thin film prepared in Example 1-2 After dipping for 15 minutes in an aqueous solution of dextrin, it was taken out and rinsed with deionized water using the method described in Example 1-2.

실시예Example 2: 감마- 2: gamma 사이클로덱스트린을Cyclodextrin 포함하는  Containing 다층막의Multilayer 특성 확인 Identify characteristics

실시예Example 2-1:  2-1: 접촉각의Contact angle 측정을 통한 젖음성 확인 Measurement of wettability

상기 실시예 1-3에서 제조된 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 다층막의 젖음성(습윤성, wettability)은 Face사의 CA-A Contact angle analyzer를 이용하여 물의 접촉각을 측정하는 방식으로 수행하였다. 상기 다층박막은 PAH의 경우 pH 8.5의 PAH 수용액을 이용하여 적층하였고, 상기 다층박막은 PMA의 경우 pH 4.0의 PMA 수용액을 이용하여 적층하였다.The wettability (wetability, wettability) of the multilayer film including gamma-cyclodextrin prepared in Example 1-3 was performed by measuring the contact angle of water using a CA-A Contact angle analyzer of Face. The multilayer thin film was laminated using PAH aqueous solution of pH 8.5 for PAH, and the multilayer thin film was laminated using PMA aqueous solution of pH 4.0 for PMA.

상기 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 다층막의 젖음성을 확인하기 위해, 상기 실시예 1-2에서 제조된 다층박막, 상기 실시예 1-3에서 제조된 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 다층박막 및 상기 실시예 1-2에서 제조된 다층박막에 대해 실험을 수행하였다.In order to confirm the wettability of the multilayer film including the gamma-cyclodextrin, the multilayer thin film prepared in Example 1-2, the multilayer thin film comprising gamma-cyclodextrin prepared in Examples 1-3 and the above embodiment Experiments were performed on the multilayer thin films prepared in 1-2.

상기 접촉각 측정에 의해 확인된 접촉각인 advancing contact angle과 receding contact angle은 필름의 수분에 대한 변화 경향을 측정하는데 도움이 되는 지수로, 일반적으로 젖음성이 좋은 필름은 static contact angle만 낮은 것이 아니라 상기 advancing contact angle과 receding contact angle 모두 낮은 것으로 보고되어있다.The advancing contact angle and the receding contact angle, which are the contact angles identified by the contact angle measurement, are useful for measuring the change tendency of the film with respect to moisture. Generally, the wettable film is not only low in static contact angle, Both the angle and the receding contact angle are reported to be low.

상기 접촉각 측정에 사용한 물은 상기 탈이온수를 이용하였으며, 주사기를 이용하여 15 ㎕의 방울을 형성한 후 필름이 올려진 측정판을 서서히 올려 물방울에 접촉하도록 하여 접촉각 측정에 중력의 영향이 없도록 하였다. 보다 상세하게는, 먼저 static contact angle을 측정하고, advancing contact angle의 측정은 상기 static contact angle를 측정한 상태에서 15 ㎕의 물을 더 첨가하여, 다시 접촉각을 측정하여 수행하였고, 상기 receding contact angle의 측정은 상기 advancing contact angle을 측정한 30 ㎕의 물방울에서 15 ㎕의 물을 빨아드려서 다시 접촉각을 측정하여 수행하였다. 상기 측정을 5회 반복한 후, 그 측정값의 평균값을 결과값으로 구하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다.The deionized water was used as the water used for measuring the contact angle, and 15 μl of droplets were formed using a syringe, and then the film was placed on the measuring plate to slowly contact the water drop so that the contact angle was not affected by gravity. More specifically, first, the static contact angle was measured, and the advancing contact angle was measured by further adding 15 μl of water in the state of measuring the static contact angle, and measuring the contact angle again. The measurement was performed by sucking 15 μl of water from 30 μl of water droplets for measuring the advancing contact angle and measuring the contact angle again. After the measurement was repeated five times, the average value of the measured value was determined as a result value, and the result is shown in FIG. 5.

상기 도 5a에 나타낸 바와 같이, 10 bilayer를 적층시킨 경우에는, 상기 다층박막은 static contact angle의 경우 약 20도 정도이고, advancing contact angle의 경우 20도가 조금 넘은 반면, 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 고분자 다층박막의 경우 static contact angle의 경우 20도 보다 낮게 측정되고, advancing contact angle의 경우 약 20도로 측정되어, 젖음성이 다소 개선된 것이 확인되었다.As shown in FIG. 5A, when 10 bilayers are stacked, the multilayer thin film is about 20 degrees for the static contact angle and slightly over 20 degrees for the advancing contact angle, whereas the polymer includes gamma-cyclodextrin. In the case of the multilayer thin film, the static contact angle was measured to be lower than 20 degrees, and the advancing contact angle was measured to about 20 degrees.

한편, 상기 도 5b에 나타낸 바와 같이, 10.5 bilayer를 적층시킨 경우 즉, 다층박막에서 contact angle을 측정한 기판(substrate)의 반대편 최외각층(top surface)이 PAH 층인 경우에는, 상기 다층박막은 static contact angle의 경우 약 40도 정도이고, advancing contact angle의 경우 45도가 조금 넘은 반면, 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 고분자 다층박막의 경우 static contact angle의 경우 약 60도로 측정되고, advancing contact angle의 경우 약 70도로 측정되어, 오히려 표면이 소수성이 강화되어 젖음성이 낮아지는 것으로 확인되었다.On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the 10.5 bilayer is laminated, that is, when the top surface opposite to the substrate on which the contact angle is measured in the multilayer thin film is a PAH layer, the multilayer thin film is in static contact. The angle is about 40 degrees, and the advancing contact angle is slightly over 45 degrees, whereas the polymer multilayer thin film containing gamma-cyclodextrin is measured at about 60 degrees for the static contact angle and about 70 degrees for the advancing contact angle. Measured back, it was found that the surface was rather hydrophobic and the wettability was lowered.

상기 결과로부터, 다층박막의 최외각층(top surface)의 종류에 따라 감마-사이클로덱스트린의 흡착 여부를 달리하여 최외각층의 표면 성질 즉, 친수성 또는 소수성을 강화시킬 수 있는 것으로 확인되었다.From the above results, it was confirmed that the surface properties of the outermost layer, that is, hydrophilicity or hydrophobicity, can be enhanced by varying whether or not gamma-cyclodextrin is adsorbed depending on the type of the outermost layer of the multilayer thin film.

또한, 상기 다층박막을 생체감응장치 등에 이용하는 경우, 세포의 흡착의 용이성 및 효율 등을 고려하여, 상기 최외각층이 음이온성 고분자 전해질층이 되도록 조절할 수 있을 것으로 예상되었다.
In addition, when the multilayer thin film is used in a biosensing device or the like, it is expected that the outermost layer may be adjusted to be an anionic polymer electrolyte layer in consideration of the ease and efficiency of cell adsorption.

실시예Example 2-2. 세포 흡착 정도 확인 2-2. Check the degree of cell adsorption

상기 실시예 1-3에서 제조된 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 다층막에 대한 세포 흡착 정도를 세포 흡착 여부를 전자현미경을 이용하여 관찰하는 방법으로 수행하였다. 상기 다층박막은 PAH의 경우 pH 8.5의 PAH 수용액을 이용하여 적층(PAH(8.5))하였고, 상기 다층박막은 PMA의 경우 pH 4.0의 PMA 수용액을 이용하여 적층(PMA(4.0))하였다.The degree of cell adsorption to the multilayer membrane including gamma-cyclodextrin prepared in Example 1-3 was performed by the method of observing cell adsorption using an electron microscope. The multilayer thin film was laminated using PAH aqueous solution of pH 8.5 in case of PAH (PAH (8.5)), and the multilayer thin film was laminated using PMA aqueous solution of pH 4.0 in case of PMA (PMA (4.0)).

상기 감마-사이클로덱스트린을 포함하는 다층막의 세포 흡착성을 확인하기 위해, 음이온성 고분자 전해질인 PMA를 최상위층으로 적층시킨 10 bilayer를 적층시킨 경우 및 양이온성 고분자 전해질인 PAH를 최상위층으로 적층시킨 10.5 bilayer를 적층시킨 경우에 세포의 흡착 정도를 기질 표면(Bare TCPS)와 비교하였다.In order to confirm cell adsorption of the multi-layered membrane including gamma-cyclodextrin, when laminating 10 bilayers in which PMA, an anionic polymer electrolyte was stacked as a top layer, and 10.5 bilayers in which PAH, a cationic polymer electrolyte, was stacked as a top layer, were laminated. The degree of adsorption of cells was compared with the substrate surface (Bare TCPS).

상기 세포 흡착 정도를 확인한 방법은 보다 구체적으로 하기와 같은 방법으로 수행하였다.The method of confirming the degree of cell adsorption was performed in the following manner.

우선, 상기 다층막에 대한 세포의 흡착 정도를 알아보기 위하여, 증식이 빠르고 배양이 용이하여 의학분야와 생체재료분야에서 널리 이용되는 신장세포(HEK 293 kidney cell)를 이용하였고, 상기 세포 흡착 정도를 확인하기 위해 다층막을 적층시킨 기질은 지름 60 mm의 세포배양용 폴리스티렌 디쉬(TCPS - Tissue Culture Grade Polystyrene Dish)를 이용하였으며, 상기 세포의 흡착 정도는 전자현미경으로 이용하여 관찰하였다.First, in order to determine the degree of adsorption of the cells to the multilayer membrane, the rapid proliferation and easy cultivation was used kidney cells (HEK 293 kidney cells) widely used in medicine and biomaterials, and confirmed the degree of cell adsorption The substrate in which the multilayered film was laminated was used as a cell culture polystyrene dish (TCPS) having a diameter of 60 mm, and the adsorption degree of the cells was observed using an electron microscope.

보다 상세하게, 상기 지름 60mm의 TCPS의 2/3만큼을 상기 실시예 1-2의 방법을 이용하여 다층박막을 적층하였다. 상기 다층박막의 적층은 최외각층의 고분자 전해질 종류를 달리하기 위하여, 각각 10 bilayer 및 10.5 bilayer로 적층하였다. 배양배지는 항온조에서 37℃ 조절한 세포배양용 배지(media)를 사용하였고, 세포는 CO2 배양기(CO2 incubator)에서 배양하였다.More specifically, two-thirds of the TCPS having a diameter of 60 mm were laminated using the method of Example 1-2. The multilayer thin film was laminated in 10 bilayer and 10.5 bilayer, respectively, in order to change the polymer electrolyte type of the outermost layer. Culture medium was used for the culture medium (media) adjusted to 37 ℃ in a thermostat, cells were cultured in a CO 2 incubator (CO 2 incubator).

상기 세포가 배양되고 있는 TCPS에서 배양액(media)을 제거한 후, DPBS(Dulbecco's Phosphate Buffered Saline)을 이용하여, 상기 TCPS에 부착되어 있는 세포를 세척하는 과정을 2번 반복하였다. 상기 세척과정 후, Tripsinf-EDTA 700 ㎕를 상기 TCPS에 넣고, 최외각쪽으로부터 수평으로 2~3회 정도 기울여 적신 후 Micro-pipet을 이용하여 Trypsin-EDTA를 제거하였다. 상기 Trypsin-EDTA를 제거한 후, 세포의 안정화를 위해 상기 CO2 배양기에서 5 분간 배양한 후, 상기 TCPS에 새 배양액 4ml를 주입하여, 세포를 분산시켰다. 상기 세포가 분산된 4 ml의 배양액 중 1/10을 70% 에탄올로 소독한 상기 다층막이 적층된 TCPS에 배양액 4 ml와 함께 넣고, 상기 CO2 배양기에서 5일간 배양한 후, 세포의 흡착 정도를 관찰하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.After removing the culture medium from the TCPS in which the cells were cultured, the process of washing the cells attached to the TCPS was repeated twice using Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS). After the washing process, 700 μl of Tripsinf-EDTA was put in the TCPS, and wetted by tilting horizontally 2-3 times from the outermost side to remove Trypsin-EDTA using a micro-pipet. After removing the Trypsin-EDTA, the cells were incubated for 5 minutes in the CO 2 incubator to stabilize the cells, and then 4 ml of fresh culture solution was injected into the TCPS to disperse the cells. 1/10 of the 4 ml of the culture medium in which the cells were dispersed was put together with 4 ml of the culture solution in a TCPS layered with 70% ethanol, and cultured in the CO 2 incubator for 5 days, and then the degree of adsorption of the cells It observed, and the result is shown in FIG.

상기 도 6에 나타낸 바와 같이, TCPS의 표면에서는 세포가 잘 흡착되지 아니한 반면, 다층막을 적층시킨 부위에서는 세포가 잘 적층되는 것으로 확인되었다. 또한, 다층막의 최외각층(Top surface)이 PAH인 경우에는 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층막을 적층시킨 경우(γ-CyD Complexed PAH(8.5)/PMA(4.0)에 비하여 다층박막에서 세포가 더욱 잘 부착되는 것으로 확인되었다. 한편, 다층막의 최외각층(Top surface)이 PMA 인 경우에는 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층막을 적층시킨 경우(γ-CyD Complexed PAH(8.5)/PMA(4.0)에서 세포가 더욱 잘 부착되는 것으로 확인되었다. As shown in FIG. 6, the cells were not adsorbed well on the surface of the TCPS, but the cells were well stacked at the site where the multilayered films were laminated. In addition, when the top surface of the multilayer film is PAH, the cells are better in the multilayer film than when the multilayer film including gamma-cyclodextrin is laminated (γ-CyD Complexed PAH (8.5) / PMA (4.0)). On the other hand, when the top surface of the multilayer film is PMA, when the multilayer film including gamma-cyclodextrin is laminated (γ-CyD Complexed PAH (8.5) / PMA (4.0)), It was found to adhere better.

따라서, 세포 부착과 관련된 용도를 수행하기 위한 장치에 본 발명이 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층막이 사용되는 경우 최외각층이 음이온성 고분자 전해질층인 것이 바람직한 것으로 평가되었다.
Thus, it was evaluated that the outermost layer is an anionic polymer electrolyte layer when the present invention uses a multilayer membrane containing gamma-cyclodextrin in an apparatus for carrying out the use related to cell adhesion.

실시예Example 2-3.  2-3. HostHost -- GuestGuest InteractionInteraction 확인 Confirm

감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체는 상기 감마-사이클로덱스트린의 기공에 외부 물질을 포집하는 Host-Guest 상호작용을 통해 inclusion complex를 형성할 수 있다.Gamma-cyclodextrins or derivatives thereof can form inclusion complexes through Host-Guest interactions that trap foreign substances in the pores of the gamma-cyclodextrins.

상기 감마-사이클로덱스트린의 외부 물질의 포집능을 확인하기 위하여, MeB와 함께 반응시킨 후, UV 흡수도를 측정하였다.In order to confirm the trapping ability of the foreign substance of the gamma-cyclodextrin, after reacting with MeB, UV absorbance was measured.

보다 구체적으로, 상기 유리 소재의 기판(Slide glass)에 상기 실시예 1-2 및 실시예 1-3의 방법으로 각각의 다층막을 적층시킨 후, MeB가 0.001 M의 농도로 탈이온수에 용해되어 있는 수용액에 상기 다층막을 함침시켜 MeB로 염색하였다. 상기 MeB로 염색된 다층막은 탈이온수로 세척한 후, 상기 각 다층막의 UV를 측정하였다.More specifically, after laminating each of the multilayer films by the method of Example 1-2 and Example 1-3 on the glass substrate (Slide glass), MeB is dissolved in deionized water at a concentration of 0.001 M The multilayer film was impregnated with an aqueous solution and stained with MeB. The MeB stained multilayer films were washed with deionized water, and then UV of each multilayer film was measured.

상기 UV 측정은 UV 분광광도계인 UV-visible spectrophotometer(scinco S-3100)을 이용하여 수행하였다. 보다 상세하게는, 상기 유리 소재의 기판(Slide glass)을 세척병에 희석한 세제와 함께 넣고 15분 동안 초음파처리(ultrasonication)하여 세척한 후, 상기 UV 분광광도계를 이용하여 Base line을 측정하였다. 상기 MeB로 염색한 다층막을 홀더에 장착한 뒤 상기 UV 분광광도계를 이용하여 UV를 측정하고, 상기 Base line을 기준으로 흡광 정도를 측정하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. The UV measurement was performed by using a UV spectrophotometer UV-visible spectrophotometer (scinco S-3100). More specifically, the glass substrate (Slide glass) was put together with a detergent diluted in a washing bottle and sonicated for 15 minutes and washed, and the base line was measured using the UV spectrophotometer. After mounting the MeB-dyed multilayer film in the holder, UV was measured using the UV spectrophotometer, and the degree of absorption was measured based on the base line. The results are shown in FIG. 7.

상기 도 7에 나타낸 바와 같이 PAH 및 PMA를 적층시킨 경우에, PMA가 최외각층(top surface)인 경우(도 7a) 및 PAH가 최외각층(top surface)인 경우(도 7b) 모두에서 다층박막의 경우(푸른색 아랫 그래프)에 비하여 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층박막(붉은색 윗 그래프)의 경우 흡광 정도가 MeB와 거의 유사하게 나타나, 다층막에 포함된 알파-사이클로덱스트린과 MeB가 반응하여 UV 흡수도가 증가되는 것으로 평가되었다. 상기 UV 흡수도의 증가는 다층막에 포함된 즉, 적층 구조에 포함된 감마-사이클로덱스트린과 MeB가 Host-Guest interaction을 통해 inclusion complex를 형성하기 때문인 것으로 평가되었다.As shown in FIG. 7, when the PAH and the PMA are laminated, the multilayer thin film is formed both in the case where the PMA is the top surface (FIG. 7A) and in the case where the PAH is the top surface (FIG. 7B). Compared to the case of blue (bottom graph), the multilayer thin film containing gamma-cyclodextrin (red top graph) shows absorbance almost similar to that of MeB, and the alpha-cyclodextrin and MeB contained in the multilayer film react with UV Absorbance was evaluated to be increased. The increase in UV absorbance was evaluated because gamma-cyclodextrin and MeB included in the multilayer structure, that is included in the laminated structure, form an inclusion complex through the host-guest interaction.

또한, 상기 MeB는 산성 물질에도 결합이 가능하므로, 상기 감마-사이클로덱스트린의 포함여부에 따른 흡광도의 차이는 절대적인 수치가 아닌, 다층막과 감마-사이클로덱스트린이 포함된 다층막 간의 흡광도의 차이 정도로 판단하여야 한다. 이러한 측면에서, 최외각층이 음이온성 고분자 전해질층인 PMA층인 경우(도 7a)에 감마-사이클로덱스트린의 유무에 따라 흡광도의 차이가 현저하게 나타나므로, 최외각층이 음이온성 고분자 전해질층이 바람직한 것으로 평가되었다.In addition, since the MeB can be bound to an acidic substance, the difference in absorbance according to the inclusion of the gamma-cyclodextrin should be determined not as an absolute value but as the difference in absorbance between the multilayer and the multilayer including gamma-cyclodextrin. . In this aspect, when the outermost layer is the PMA layer which is the anionic polymer electrolyte layer (FIG. 7A), the difference in absorbance is remarkably shown depending on the presence or absence of gamma-cyclodextrin, and thus, the outermost layer is evaluated to be preferably anionic polymer electrolyte layer. It became.

상기 결과에 의하면, 접촉각을 통한 젖음성 및 세포 부착능을 고려할 때, 생체감응장치에 사용하기 위한 다층막으로써는 PAH(8.5)/PMA(4.0)의 조건으로 고분자 전해질층을 bilayer로 적층하여 다층막을 형성 즉, 최외각층이 음이온 고분자 전해질층인 경우가 바람직한 것으로 확인되었다. 또한, 감마-사이클로덱스트린의 유무에 따른 Guest 물질의 포집능 즉, Host-Guest 상호작용을 통해 inclusion complex를 형성 여부를 고려할 때에도, PAH(8.5)/PMA(4.0)의 조건으로 고분자 전해질층을 bilayer로 적층하여 다층막을 형성 즉, 최외각층이 음이온 고분자 전해질층인 경우가 바람직한 것으로 확인되었다.According to the above results, considering the wettability and cell adhesion through contact angle, as a multilayer film for use in a biosensing device, a multilayer film was formed by stacking a polymer electrolyte layer as a bilayer under the conditions of PAH (8.5) / PMA (4.0). That is, it was confirmed that the case where the outermost layer is an anionic polymer electrolyte layer is preferable. In addition, the bilayer polymer electrolyte layer under the conditions of PAH (8.5) / PMA (4.0) is considered even when considering the trapping ability of the guest material with or without gamma-cyclodextrin, that is, inclusion complex formation through host-guest interaction. It was confirmed that the case where the outermost layer was an anionic polymer electrolyte layer was formed by laminating with a film.

Claims (5)

기판을 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 pH가 pH 3.5 내지 pH 4.5인 음이온성 고분자 전해질 용액과 층과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 pH가 pH 8.0 내지 pH 9.0인 양이온성 고분자 전해질 용액에 교대로 침지시켜 기판에 고분자 전해질층의 교대 적층 구조를 형성하는 단계; 및
상기 교대 적층 구조가 형성된 기판을 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 용액에 함침시켜, 상기 교대 적층 구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함시키는 단계
를 포함하고,
상기 음이온성 고분자는 폴리메타아크릴산이며, 상기 양이온성 고분자는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드이고, 상기 교대 적층 구조의 최외각층은 폴리메타아크릴산 층인
감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 고분자 전해질 다층막의 제조방법.
The substrate is alternately immersed in an anionic polymer electrolyte solution having a pH of 3.5 to pH 4.5 containing an anionic polymer electrolyte and a cationic polymer electrolyte solution having a pH of 8.0 to pH 9.0 containing a layer and a cationic polymer electrolyte. Forming an alternating stacked structure of the polymer electrolyte layer on the substrate; And
Impregnating the substrate having the alternating stacked structure in a solution comprising gamma-cyclodextrin or a derivative thereof to include gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in the alternating stacked structure.
Including,
The anionic polymer is polymethacrylic acid, the cationic polymer is polyallylamine hydrochloride, and the outermost layer of the alternating laminated structure is a polymethacrylic acid layer.
A method for producing a polymer electrolyte multilayer film comprising gamma-cyclodextrin or a derivative thereof.
제1항의 제조방법에 의해 제조된 폴리메타아크릴산 층과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 층의 교대 적층구조에 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는, 최외각층이 폴리메타아크릴산 층인 감마-사이클로덱스트린 또는 이의 유도체를 포함하는 고분자 전해질 다층막.Gamma-cyclodextrin or a derivative thereof, wherein the outermost layer comprises a gamma-cyclodextrin or a derivative thereof in an alternating lamination structure of the polymethacrylic acid layer and the polyallylamine hydrochloride layer prepared by the method of claim 1 Polymer electrolyte multilayer membrane comprising a. 삭제delete 제2항의 다층막을 포함하는 생체감응장치.A biosensing device comprising the multilayer film of claim 2. 제2항의 다층막을 포함하는 화학감응장치.A chemical sensitive device comprising the multilayer film of claim 2.
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US20070129792A1 (en) * 2003-11-28 2007-06-07 Catherine Picart Method for preparing crosslinked polyelectrolyte multilayer films

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