KR101283355B1 - Fabrication and characterization of hybrid pvac/mulberry fibers composite nanofibrous mats as scaffold for tissue enginnering - Google Patents

Fabrication and characterization of hybrid pvac/mulberry fibers composite nanofibrous mats as scaffold for tissue enginnering Download PDF

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하유미
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한국니트산업연구원
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a carrier for regenerating a PVAc polymer/dak fiber tissue in which an organic particle and an inorganic particle are hybridized is provided to effectively induce a growth of hydroxyapatite which has a same component with a bone because a silicon particle is evenly dispersed and a crystallization is excellent. CONSTITUTION: A manufacturing method of a carrier for regenerating a PVAc polymer/dak fiber tissue in which an organic particle and an inorganic particle are hybridized includes following steps. A complex is obtained by directly electrospinning a PVAc solution which includes a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nano particle on a surface of a dak fiber paper. The complex is siliconized. The PVAs solution which includes the POSS nano particle is made by mixing a dispersed POSS with a tetrahydrofuran in the PVAc solution.

Description

유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법{Fabrication and Characterization of Hybrid PVAc/Mulberry Fibers Composite Nanofibrous Mats as Scaffold for Tissue Enginnering}Fabrication and Characterization of Hybrid PVAc / Mulberry Fibers Composite Nanofibrous Mats as Scaffold for Tissue Enginnering}

본 발명은 스캐폴드 등의 다양한 용도로 사용할 수 있는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for preparing an organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration carrier which can be used for various purposes such as a scaffold.

생체조직공학이란 생명과학과 공학의 개념과 기술을 응용하여 생체조직의 구조와 기능을 이해하고 나아가 손상된 생체조직에 대체조직을 이식함으로써, 인체의 기능을 복원하는 것이다. 조직공학의 요소로는 세포, 지지체, 활성화 인자 세가지가 있으며, 조직을 인공적으로 잘 구성하기 위해서는 세포와 지지체를 기반으로 세포의 생리적인 활동을 조절할 수 있는 인체와 유사한 환경을 구현하는 것이 필요하다. 최근에는 생체조직공학 기술의 발전으로 신경, 피부, 골격, 연골, 치아 등 다양한 분야에서 조직 재생용 지지체가 개발되고 있는 추세이다.
Bio-tissue engineering is to restore the function of the human body by applying the concepts and techniques of bioscience and engineering to understand the structure and function of biological tissues and to transplant the alternative tissues into damaged biological tissues. There are three elements of tissue engineering: cells, scaffolds, and activating factors. To construct tissues artificially, it is necessary to create a human-like environment that can regulate the physiological activities of cells based on cells and scaffolds. Recently, support for tissue regeneration has been developed in various fields such as nerves, skin, skeleton, cartilage and teeth due to the development of biotissue engineering technology.

뼈의 성장을 돕는 조직공학은 생체조직공학에서 중요한 기술 중 하나이다. 골조직의 재생에서 스캐폴드는 세포가 자랄 수 있는 지지체로서 매우 중요한 역할을 하며, 일반적으로 생체적합성, 생분해성으로 분해속도 제어 기능과, 세포 증식 및 분화에 적합해야 한다. 또한 상호 연결된 다공성 네트워크와 3차원의 다공성구조를 가져야 한다.Tissue engineering to help bone growth is an important technique in biotissue engineering. In regeneration of bone tissue, scaffolds play a very important role as scaffolds for cell growth. In general, scaffolds should be suitable for biocompatibility, biodegradation, control of degradation rate, and cell proliferation and differentiation. It must also have interconnected porous networks and three-dimensional porous structures.

뼈는 손상부위가 작을 때는 자가 재생이 가능하지만, 손상부위가 클 때는 골세포를 유도하고 골조직을 지탱해줄 스캐폴드가 필요하다. 골세포의 성장을 유도하는 생체재료로는 인체의 뼈나 치아의 주성분과 구조가 동일한 하이드록시아파타이트가 많이 이용되어왔고, 더불어 실리카도 뼈 형성에 중요한 미네랄로서 연구가 활발하게 진행되고 있다.Bone can self-renew when damage is small, but large damage requires a scaffold to induce bone cells and support bone tissue. As a biomaterial for inducing the growth of bone cells, hydroxyapatite having the same structure as the main component of bones and teeth of the human body has been used, and silica is also being actively researched as an important mineral for bone formation.

스캐볼드에 사용되는 고분자로는 chitosan, polylactic acid(PLA), polyglycolic acid(PGA), polyvinyl acetate(PVAc) 등이 있다.
The polymers used in scarbold include chitosan, polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), and polyvinyl acetate (PVAc).

종래의 부직포를 이용한 하이브리드 복합재료에 대한 연구는 각 재료의 화학적, 기계적 특성을 개선하기 위하여 개발되었다. 하이브리드 복합재료는 금속-무기, 금속-유기, 유기-무기 복합재료로 구분지을 수 있다. 복합재료 연구추세는 구조재료 측면과 기능재료 측면에서 살펴볼 수 있다. 구조 재료의 측면에서는 나노튜브, 나노점토, 나노무기, 금속파이버, 나노무기입자-폴리머 강화 복합재료의 기계적 혹은 열적·화학적 물성강화에 관련된 연구가 있다. 기능재료의 측면에서는 재료 자체가 자기 회복성, 자기 진단성, 자극 응답성 등의 특성과 같은 스마트 재료에 관한 연구와 전도특성, 유전특성, 자기특성, 표면활성특성 등의 특정 특성을 활성화하기 위한 나노복합재료의 합성에 관한 연구가 있다. 스마트 재료를 만드는 시도 중의 하나로서 복합 재료의 분산상의 크기를 나노 수준 또는 분자레벨에서 제어해서 재료에 고기능성을 부여하는 방법이 있는데, 이때 폴리머에 금속이나 세라믹스 등을 첨가해서 유기-무기 하이브리드를 얻는 것이 신기술로 주목받고 있다.
Research on hybrid composite materials using conventional nonwoven fabrics has been developed to improve the chemical and mechanical properties of each material. Hybrid composite materials can be classified into metal-inorganic, metal-organic and organic-inorganic composites. The composite research trend can be seen in terms of structural materials and functional materials. In terms of structural materials, there are studies related to the mechanical, thermal, and chemical properties of nanotubes, nanoclays, nano inorganics, metal fibers, and nano inorganic particle-polymer reinforced composites. In terms of functional materials, the material itself is a study on smart materials such as self-recovery, self-diagnosis, stimulus response, etc. There is research on the synthesis of nanocomposites. One of the attempts to make smart materials is to control the size of the dispersed phase of the composite material at the nano level or the molecular level to impart high functionality to the material. Is attracting attention as a new technology.

본 발명은 규소입자가 고르게 분포하고 결정성이 우수하여 뼈와 동일한 성분을 가진 하이드록시아파타이트의 성장을 효과적으로 유도할 수 있어 스캐폴드 등의 다양한 용도로 사용가능한 규소화된 닥섬유복합체를 제조할 수 있는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
According to the present invention, silicon particles are evenly distributed and excellent in crystallinity, which can effectively induce the growth of hydroxyapatite having the same component as bone, and thus can produce siliconized Doc fiber composites that can be used for various purposes such as scaffolds. An object of the present invention is to provide a method for preparing an organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane) 나노입자가 함유된 PVAc용액을 닥섬유 페이퍼의 표면에 직접적으로 전기방사시켜 복합체를 얻는 단계와;Obtaining a complex by directly electrospinning a PVAc solution containing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nanoparticles on the surface of a paper mulberry paper;

상기 복합체를 규소화시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing a carrier for organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration, characterized in that it comprises a; siliconizing the complex.

특히, 상기 POSS 나노입자가 함유된 PVAc 용액은 N,N-디메틸포름아미드(DMF)에 용해된 PVAc용액에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)에 분산된 POSS를 혼합하여 이루어지는 것이 좋다.
In particular, the PVAc solution containing the POSS nanoparticles is preferably made by mixing POSS dispersed in tetrahydrofuran with PVAc solution dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF).

그리고 상기 복합체를 규산용액에 침지시켜 규소화하는 것이 바람직하고, 특히, 상기 복합체를 규산용액에 침지시킨 후 고온다습한 분위기 내에서 12시간 이상 방치하여 규소화시키는 것이 바람직하다.
In addition, the complex is preferably immersed in a silicic acid solution to be silicified, and in particular, the complex is preferably immersed in a silicic acid solution and left at least 12 hours in a high temperature and high humidity atmosphere to be silicified.

이하, 본 발명의 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method for preparing the organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration carrier of the present invention will be described in detail.

본 발명의 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법은 복합체 형성단계 및 규소화단계를 포함하여 이루어진다.
The method for preparing an organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration carrier of the present invention comprises a complex forming step and a siliconization step.

먼저, 상기 복합체 형성단계는 유-무기 하이브리드 나노입자가 함유된 PVAc용액을 닥섬유 페이퍼의 표면에 직접적으로 전기방사시켜 복합체를 얻는다.First, in the complex forming step, a PVAc solution containing organic-inorganic hybrid nanoparticles is directly electrospun onto the surface of a paper fiber to obtain a composite.

상기 유-무기 하이브리드 나노입자가 함유된 PVAc용액은 POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane) 나노입자가 분산된 PVAc용액인 것이 바람직하다. The PVAc solution containing the organic-inorganic hybrid nanoparticles is preferably a PVAc solution in which polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nanoparticles are dispersed.

상기 POSS 나노입자는 Si, O 그리고 R을 기본 구조로 하는 케이지(cage)형으로, 1~3nm 크기의 유-무기 하이브리드 나노입자이다. 상기 POSS 나노입자가 PVAc용액에 분산됨에 따라 PVAc용액의 전기전도도가 증가하여 전기방사시 더 가늘고 직경이 균일한 나노섬유를 형성할 수 있고, 상기 규소화 단계시 동일한 원자사이의 인력이 작용하여 Si 결정형성을 촉진할 수 있을 뿐만 아니라 규소화 처리 후 PVAc 나노섬유의 수축 등을 방지하고 기공을 유지할 수 있다.The POSS nanoparticles are cage-type having a basic structure of Si, O and R, and are organic-inorganic hybrid nanoparticles having a size of 1 to 3 nm. As the POSS nanoparticles are dispersed in the PVAc solution, the electrical conductivity of the PVAc solution may be increased to form thinner and more uniform nanofibers during electrospinning. Not only can it promote crystal formation, but also it can prevent shrinkage of PVAc nanofibers and maintain pores after siliconization treatment.

상기 POSS 나노입자는 분산성이 좋지 못하기 때문에, POSS 나노입자의 분산성이 좋고 전기방사가 용이한 PVAc용액을 이용하여 상기 POSS 나노입자를 분산시켰다.Since the POSS nanoparticles do not have good dispersibility, the POSS nanoparticles were dispersed using a PVAc solution having good dispersibility of POSS nanoparticles and easy electrospinning.

한편, POSS 나노입자의 분산성을 향상시키기 위하여 POSS 나노입자 및 PVAc를 유기용매를 각각 이용하여 분산 또는 용해시킨 후 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이때 상기 POSS 나노입자의 유기용매로서는 Tetrahydrofuran(THF) 등을 사용할 수 있고, 상기 PVAc의 유기용매로서는 N,N-dimethylformamdie(DMF) 등을 사용할 수 있다.On the other hand, in order to improve the dispersibility of the POSS nanoparticles, POSS nanoparticles and PVAc may be used after being dispersed or dissolved by using an organic solvent, respectively. In this case, Tetrahydrofuran (THF) may be used as the organic solvent of the POSS nanoparticles, and N, N-dimethylformamdie (DMF) may be used as the organic solvent of the PVAc.

그리고 상기 닥섬유 페이퍼는 주성분이 셀룰로오스, 리그닌과 그 밖의 부성분으로 구성되어 있으며, 천연 인피섬유 중에서도 셀룰로오스의 함량이 높은 편이다. 특히, 닥섬유 페이퍼는 통기성 및 생체적합성, 무독성 등의 우수한 특성을 가지고 있다.
In addition, the mulberry fiber paper is composed of cellulose, lignin and other minor components as a main component, and the content of cellulose is high among natural bast fibers. In particular, the paper mulberry paper has excellent properties such as breathability and biocompatibility, nontoxic.

상기 유-무기 하이브리드 나노입자가 함유된 PVAc용액을 닥섬유 페이퍼의 표면에 직접적으로 전기방사시켜 복합체를 제조한다.The PVAc solution containing the organic-inorganic hybrid nanoparticles is directly electrospun onto the surface of the paper fiber to prepare a composite.

이때 닥섬유 페이퍼를 전기방사장치의 콜렉터에 안착 또는 연속적으로 공급한 상태에서 상기 유-무기 하이브리드 나노입자가 함유된 PVAc용액을 상기 닥섬유 페이퍼에 직접 전기방사시켜 복합체를 제조한다. 이때 상기 닥섬유 페이퍼는 물에 젖은 상태로 상기 전기방사장치의 콜렉터에 공급된다.
In this case, the composite is prepared by directly electrospinning the PVAc solution containing the organic-inorganic hybrid nanoparticles to the mulberry fiber paper while the mulberry fiber is seated or continuously supplied to the collector of the electrospinning apparatus. At this time, the doc fiber paper is supplied to the collector of the electrospinning apparatus in a wet state.

다음으로 상기 규소화단계는 상기 복합체의 Si 결정형성을 증가시키기 위한 단계이다. 상기 복합체의 규소화방법으로는 크게 한정되는 것은 아니나, 상기 복합체를 규산(silicic acid)용액에 침지시켜 규소화 처리하는 것이 좋다. 규산용액으로는 HCl수용액에 Tetramethyl orthosilicate(TMOS)를 넣어 제조된 Tetrahydroxysilan(THOS)용액을 사용할 수 있다. Next, the siliconization step is a step for increasing the Si crystal formation of the composite. The method of siliconization of the complex is not particularly limited, but it is preferable that the complex is immersed in a silicic acid solution and subjected to siliconization. As a silicic acid solution, Tetrahydroxysilan (THOS) solution prepared by adding tetramethyl orthosilicate (TMOS) to an aqueous HCl solution can be used.

상기 복합체의 규소화 효과를 향상시키기 위해 상기 복합체를 규산용액에 침지시킨 후 고온다습한 분위기 내에서 12시간 이상 방치하는 것이 바람직하다.In order to improve the siliconization effect of the composite, it is preferable to leave the composite in a silicic acid solution and then leave it for 12 hours or more in a high temperature and high humidity atmosphere.

한편, 상기 규소화단계시 상기 복합체에 함유된 POSS의 Si와 규산용액의 Si 사이의 인력이 작용하여 Si 결정형성이 더욱 촉진되어 증가되는 이점이 있다.
On the other hand, the attraction between the Si of the POSS contained in the composite and Si of the silicic acid solution in the siliconization step has the advantage that the Si crystal formation is further promoted to increase.

본 발명의 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법은 규소입자가 고르게 분포하고 결정성이 우수하여 뼈와 동일한 성분을 가진 하이드록시아파타이트의 성장을 효과적으로 유도할 수 있어 스캐폴드 등의 다양한 용도로 사용가능한 규소화된 닥섬유복합체를 제조할 수 있는 효과가 있다.
The method for preparing the organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regenerating carrier according to the present invention is capable of effectively inducing the growth of hydroxyapatite having the same components as bone because silicon particles are evenly distributed and excellent in crystallinity. There is an effect that can be produced a siliconized mulberry fiber composite can be used for a variety of uses.

도 1 및 도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 나노섬유 부직포의 SEM사진이다.
도 3 및 도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 나노섬유 부직포의 나노섬유 직경을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6은 규산용액에 침지된 실시예 2 및 비교예 2의 복합체의 사진이다.
도 7 및 도 8은 규소화된 실시예 2 및 비교예 2의 복합체의 SEM사진이다.
도 9는 적외선 분광광도계를 이용하여 화학적구조를 분석한 도면이다.
1 and 2 are SEM photographs of the nanofiber nonwoven fabrics of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
3 and 4 are graphs showing the measurement of the nanofiber diameter of the nanofiber nonwoven fabric of Example 1 and Comparative Example 1.
5 and 6 are photographs of the composite of Example 2 and Comparative Example 2 immersed in a silicic acid solution.
7 and 8 are SEM photographs of the composite of siliconized Example 2 and Comparative Example 2.
9 is a diagram illustrating chemical structure analysis using an infrared spectrophotometer.

이하, 본 발명의 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the method for preparing the organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration carrier according to the present invention will be described in detail with reference to the following Examples. The scope of the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1]Example 1

Tetrahydrofuran(THF)에 녹인 10 wt% POSS(polyhedral oligosilsesquixane)용액을 실온에서 N,N-dimethylformamdie(DMF)에 녹인 17 wt% PVAc용액에 15:1의 무게비로 혼합하여 POSS가 함유된 PVAc용액을 제조하였다. 이때 POSS는 미국의 Air Force Reseach Lab에서 생산된 opropyldimethylsilcyclohexyl POSS를 사용하였다. 그리고 PVAc는 Aldrich사, THF 및 DMF는 일본의 Showa사에서 생산된 제품을 사용하였다.10 wt% polyhedral oligosilsesquixane (POSS) solution dissolved in tetrahydrofuran (THF) was mixed with 17 wt% PVAc solution dissolved in N, N-dimethylformamdie (DMF) at room temperature in a weight ratio of 15: 1 to prepare a PVAc solution containing POSS. It was. POSS used opropyldimethylsilcyclohexyl POSS produced by the US Air Force Reseach Lab. PVAc used products from Aldrich, THF and DMF produced by Showa in Japan.

전기방사장치의 콜렉터에 상기 POSS가 함유된 PVAc용액을 직접 방사시켜 나노섬유 부직포를 제조하였다. 그리고 전기방사시 팁과 콜렉터의 거리(tip-to-collector distance, TCD)는 10cm, 전압은 15kVf로 고정하였고, 전원공급장치(high voltage supplier)는 사용전압이 0~60 kV인 SHV 300(ACP korea co., LTD)을 사용하였다.
Nanofiber nonwoven fabric was prepared by directly spinning the PVAc solution containing the POSS to the collector of the electrospinning apparatus. The tip-to-collector distance (TCD) was fixed at 10 cm and the voltage was 15 kVf during electrospinning. The high voltage supplier used SHV 300 (ACP) with a voltage of 0-60 kV. korea co., LTD).

[비교예 1]Comparative Example 1

N,N-dimethylformamdie(DMF)에 녹인 17 wt% PVAc용액을 전기방사장치의 콜렉터에 전기방사시켜 나노섬유 부직포를 제조하였다. 이때 DMF, PVAc 및 전기방사 조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
A 17 wt% PVAc solution dissolved in N, N-dimethylformamdie (DMF) was electrospun onto a collector of an electrospinning apparatus to prepare a nanofiber nonwoven fabric. At this time, DMF, PVAc and electrospinning conditions were carried out in the same manner as in Example 1.

[나노섬유 부직포의 직경 측정][Measurement of Diameter of Nanofiber Nonwoven Fabric]

실시예 1 및 비교예 1의 나노섬유 부직포에 대해 주사전자현미경(SEM, JSM-5900. Jeol Co., Japan)으로 관찰하였고, SEM사진은 도 1 및 도 2와 같다.The nanofiber nonwoven fabrics of Example 1 and Comparative Example 1 were observed with a scanning electron microscope (SEM, JSM-5900. Jeol Co., Japan), and SEM pictures are shown in FIGS. 1 and 2.

그리고 도 1 및 도 2의 SEM사진을 이미지 소프트웨어를 이용하여 100개의 나노섬유이 굵기를 측정하여 POSS의 유무에 따른 직경변화를 도 3 및 도 4의 그래프로 나타냈다.In addition, the SEM photographs of FIGS. 1 and 2 were used to measure the thickness of 100 nanofibers using image software, and the change in diameter depending on the presence or absence of POSS was illustrated in the graphs of FIGS. 3 and 4.

실시예 1의 나노섬유 부직포의 경우 나노섬유의 평균직경이 도 3과 같이 165 nm였으며, 비교예 1의 나노섬유 부직포의 경우 나노섬유의 평균직경이 도 4와 같이 450nm였다. 실시예 1의 나노섬유의 평균직경이 비교예 1에 비하여 285 nm 작게 측정되었다. 이는 POSS가 함유된 PVAc용액의 전기전도도 증가에 따라 전기방사시 더 가는 나노섬유를 형성할 수 있는 것으로 판단되고, 전기전도도는 POSS의 Si 원소에서 기인하는 것으로 사료된다.In the case of the nanofiber nonwoven fabric of Example 1, the average diameter of the nanofibers was 165 nm as shown in FIG. 3, and the average diameter of the nanofibers of the nanofiber nonwoven fabric of Comparative Example 1 was 450 nm as shown in FIG. 4. The average diameter of the nanofibers of Example 1 was measured to be 285 nm smaller than that of Comparative Example 1. This is believed to be able to form thinner nanofibers during electrospinning as the electrical conductivity of the PVAc solution containing POSS increases, and the electrical conductivity may be due to the Si element of POSS.

나아가 비교예 1의 나노섬유 부직포의 경우 도 2 및 도 4에서 확인되는 바와 같이 나노섬유의 직경이 균일하지 못하나, 실시예 1의 나노섬유 부직포의 경우 도 1 및 도 3과 같이 직경이 매우 균일하였다.
Furthermore, in the case of the nanofiber nonwoven fabric of Comparative Example 1, the diameter of the nanofibers was not uniform as shown in FIGS. 2 and 4, but the diameter of the nanofiber nonwoven fabric of Example 1 was very uniform as in FIGS. .

[실시예 2][Example 2]

실시예 1에서 제조된 POSS가 함유된 PVAc용액을 전기방사장치의 콜렉터에 공급된 물에 젖은 닥섬유 페이퍼에 직접 전기방사시켜 복합체를 제조하였다.The PVAc solution containing the POSS prepared in Example 1 was directly electrospun into water-damp Doc fiber paper supplied to the collector of the electrospinning apparatus to prepare a composite.

이때 사용한 닥섬유 페이퍼는 전북 남원소재의 (주)지리산한지로부터 정련 및 표백을 하지 않은 100% 닥섬유 페이퍼를 공급받아 사용하였다.At this time, the used doc fiber paper was supplied from 100% doc fiber paper without refining and bleaching from Jirisan Hanji of Namwon Material, Jeonbuk.

그리고 전기방사시 팁과 콜렉터의 거리(tip-to-collector distance, TCD)는 10cm, 전압은 15kVf로 고정하였고, 전원공급장치(high voltage supplier)는 사용전압이 0~60 kV인 SHV 300(ACP korea co., LTD)을 사용하였다.
The tip-to-collector distance (TCD) was fixed at 10 cm and the voltage was 15 kVf during electrospinning. The high voltage supplier used SHV 300 (ACP) with a voltage of 0-60 kV. korea co., LTD).

증류수를 이용하여 1 mM의 HCl 수용액을 준비하였고, 그 중 200mL HCl 수용액에 1 M Tetramethyl orthosilicate(TMOS)를 넣어 최종적으로 500 mM의 Tetrahydroxysilan(THOS)용액를 얻었다. HCl은 삼전화학, TMOS는 Aldrich사의 제품을 사용하였다.1 mM HCl aqueous solution was prepared using distilled water, and 1 M Tetramethyl orthosilicate (TMOS) was added to 200 mL HCl aqueous solution to finally obtain 500 mM Tetrahydroxysilan (THOS) solution. HCl was used as a trielectric chemistry and TMOS was manufactured by Aldrich.

상기 THOS용액에 상기 복합체를 1시간동안 침지시킨 후 건져냈다. 그리고 상기 복합체를 데시케이터에 증류수와 시료가 닿지 않게 넣은 후 뚜껑을 닫은 상태에서 60℃로 12시간 이상 방치하여 규소화를 유도하였다.
The complex was immersed in the THOS solution for 1 hour and then rescued. The complex was placed in a desiccator so that distilled water and the sample did not come into contact with each other, and left at 60 ° C. for at least 12 hours while the lid was closed to induce silicification.

[비교예 2]Comparative Example 2

비교예 1의 PVAc용액을 전기방사장치의 콜렉터에 공급된 물에 젖은 닥섬유 페이퍼에 직접 방사시켜 복합체를 제조하였다. 이때 전기방사는 실시예 2와 동일한 조건으로 진행하였다.The PVAc solution of Comparative Example 1 was directly spun onto water-soaked Doc fiber paper supplied to the collector of the electrospinning apparatus to prepare a composite. At this time, the electrospinning was performed under the same conditions as in Example 2.

그리고 복합체에 THOS용액을 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 규소화를 유도하였다.
And siliconization was induced in the same manner as in Example 2 using a THOS solution in the complex.

[규산용액 침지후 나노파이버의 수축현상 등 관찰][Synthesis of nanofibers after immersion of silicic acid solution]

실시예 2 및 비교예 2의 복합체를 각 규산용액(THOS)에 1시간 동안 침지시킨 후 육안으로 닥나무 페이퍼와 나노 파이버의 상태를 관찰하였고, 각 사진을 도 5 및 도 6으로 각 나타냈다.After immersing the composite of Example 2 and Comparative Example 2 in each silicic acid solution (THOS) for 1 hour, the state of the paper mulberry paper and nanofibers were visually observed, and each photograph is shown in Figs.

POSS가 함유된 나노파이버로 이루어진 복합체인 실시예 2의 경우 도 5와 같이 규소화 처리 후 닥섬유 페이퍼로부터 나노파이버가 분리되지 않았다. 규소화 처리 이후 나노파이버가 수축되지 않는 등 형태변화가 없음을 확인할 수 있다.In the case of Example 2, which is a composite composed of POSS-containing nanofibers, the nanofibers were not separated from the paper fibers after siliconization as shown in FIG. 5. It can be seen that there is no morphological change such as the nanofiber not shrinking after the siliconization treatment.

그리고 POSS가 함유되지 않은 나노파이버로 이루어진 복합체인 비교예 2의 경우 도 6과 같이 규소화 처리 후 닥섬유 페이퍼로부터 나노파이버가 분리되었다. 이는 나노파이버가 수축되어 닥섬유 페이퍼로부터 분리된 것으로 판단된다.
In the case of Comparative Example 2, which is a composite composed of nanofibers containing no POSS, the nanofibers were separated from the duct fiber paper after the siliconization treatment as shown in FIG. 6. It is believed that the nanofibers contracted and separated from the paper fibers.

그리고 규산용액의 침지에 의해 규소화된 실시예 2 및 비교예 2의 복합체를 각 주사전자현미경(SEM, JSM-5900. Jeol Co., Japan)으로 관찰하였고, SEM사진은 도 7 및 도 8과 같다.And the composite of Example 2 and Comparative Example 2 siliconized by immersion of silicic acid solution was observed with each scanning electron microscope (SEM, JSM-5900. Jeol Co., Japan), SEM pictures are shown in FIGS. same.

실시예 2의 복합체의 경우 도 7과 같이 규소화 이후 나노파이버의 형태 및 기공이 유지된 것을 확인할 수 있었으나, 비교예 2의 복합체의 경우 도 8과 같이 규산용액에 의해 나노파이버가 녹아 섬유의 형태를 읽은 것을 확인할 수 있었다.
In the case of the composite of Example 2, it was confirmed that the form and pores of the nanofibers were maintained after siliconization as shown in FIG. 7, but in the case of the composite of Comparative Example 2, the nanofibers were dissolved by silicic acid solution as shown in FIG. I could read that.

[적외선 분광광도계 측정][Infrared Spectrophotometer Measurement]

적외선 분광광도계(FT-IR, Spectrum GX, Perkin Elmer Inc., USA)를 사용하여 a)닥섬유 페이퍼(MF), b)규소화되지 않은 비교예 2의 복합체(MF/PVAc), c)규소화되지 않은 실시예 2의 복합체(MF/PP), d)규소화된 실시예 2의 복합체(Silicificated MF/PP) 및 e)POSS의 구조를 분석하였고, 도 9로 나타냈다.A) Doc-fiber paper (MF), b) unsiliconed composite of Comparative Example 2 (MF / PVAc), c) silicization using an infrared spectrophotometer (FT-IR, Spectrum GX, Perkin Elmer Inc., USA) Unconjugated Example 2 composite (MF / PP), d) silicified Example 2 composite (Silicificated MF / PP) and e) POSS structures were analyzed and shown in FIG. 9.

MF는 셀룰로오스와 동일한 피크를 나타냈고, 규소화된 실시예 2의 복합체(Silicificated MF/PP)의 피크를 통해 POSS의 구조를 확인할 수 있었다. 2850-2820cm-1, 2300-2250, 1460-1340은 POSS의 피크라는 것을 알 수 있으며, 특히, 규소화된 실시예 2의 복합체(Silicificated MF/PP)의 경우 860에서 피크의 증가를 확인할 수 있는데 이는 규소화 후 많은 Si-O-Si 원자가 복합체에 부착되었다는 것을 보여준다.MF showed the same peak as cellulose, and the structure of POSS was confirmed through the peak of the siliconized composite of Example 2 (Silicificated MF / PP). It can be seen that 2850-2820 cm-1, 2300-2250, and 1460-1340 are the peaks of the POSS. In particular, in the case of the siliconized composite of Example 2 (Silicificated MF / PP), the peak increase was found at 860. This shows that many of the Si-O-Si atoms were attached to the composite after siliconization.

Claims (4)

POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane) 나노입자가 함유된 PVAc용액을 닥섬유 페이퍼의 표면에 직접적으로 전기방사시켜 복합체를 얻는 단계와;
상기 복합체를 규소화시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법.
Obtaining a complex by directly electrospinning a PVAc solution containing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nanoparticles on the surface of a paper mulberry paper;
Silicifying the complex; an organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regenerating carrier, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 POSS 나노입자가 함유된 PVAc 용액은 N,N-디메틸포름아미드(DMF)에 용해된 PVAc용액에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)에 분산된 POSS를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법.
The method of claim 1,
The PVAc solution containing the POSS nanoparticles is an organic-inorganic hybridized PVAc polymer, characterized in that the PVAc solution dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) is mixed with POSS dispersed in tetrahydrofuran. / Method of preparing a carrier for tissue regeneration.
제1항에 있어서,
상기 복합체를 규산용액에 침지하여 규소화시키는 것을 특징으로 하는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법.
The method of claim 1,
Method for producing an organic-inorganic hybridized PVAc polymer / dough fiber tissue regeneration carrier characterized in that the complex is immersed in a silicic acid solution to siliconize.
제3항에 있어서,
상기 복합체를 규산용액에 침지시킨 후 상기 복합체를 데시케이터에 증류수와 시료가 닿지 않게 넣은 후 뚜껑을 닫은 상태에서 60℃로 12시간 이상 방치하여 규소화시키는 것을 특징으로 하는 유무기 혼성화된 PVAc고분자/닥섬유 조직재생용 담체의 제조방법.
The method of claim 3,
After immersing the complex in a silicic acid solution, the complex is placed in a desiccator so that the distilled water and the sample do not touch, and the organic-inorganic hybridized PVAc polymer is characterized in that it is siliconized by leaving the lid closed at 60 ° C. for at least 12 hours. Method for producing a carrier for regenerating mulberry fibers.
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