KR101292791B1 - 다공도 및 두께의 조절이 가능한 천연 고분자 나노섬유의 제조방법 - Google Patents

다공도 및 두께의 조절이 가능한 천연 고분자 나노섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물 등 순수 천연고분자를 포함하는 나노섬유의 제조방법 및 이에 따라 제조된 나노섬유에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 천연고분자 나노섬유를 초음파(ultra-sonication) 처리함으로써, 공극의 크기, 다공도 및 두께를 조절할 수 있는 천연 고분자 나노섬유의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물을 이용한 순수 천연고분자 복합 나노섬유는 배양하려는 세포의 특성에 따라 공극의 크기, 다공도 및 두께를 조절할 수 있으므로, 조직공학 또는 재생공학적으로 유용하게 사용할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Description

다공도 및 두께의 조절이 가능한 천연 고분자 나노섬유의 제조방법{Manufacturing Method of Natural Polymer Nanofibers for Controlling Porosity and Thickness}
본 발명은 N-아세틸-D-글루코사민(N-acetyl-D-glucosamine) 또는 이의 탈아세틸화물 등을 이용한 순수 천연고분자의 나노섬유 제조에 있어서, 초음파(ultra-sonication)를 처리함으로써 천연고분자 나노섬유의 다공도, 공극의 크기 및 두께를 조절할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근 조직공학의 발전과 더불어 고령화 시대에 접어들면서 건강과 생명연장에 관한 관심이 높아지면서 부가가치가 높은 의약관련 연구가 증가하고 있으며, 다양한 질병 및 사고의 증가로 인해 기능을 상실한 인체를 대체하거나 복원하기 위한 인공대체품의 개발에 대한 연구도 증가하고 있다. 이에 따라 생체조직을 효과적으로 대체하거나 이식할 수 있는 기술의 개발이 점점 요구되고 있는데, 인체 조직과 기관을 복원하려는 노력은 오랫동안 크게 주목을 받아왔다. 현재 회복 불가능한 생체 조직의 재생을 위하여 자가이식, 동계이식, 동종이식, 이종이식이 수행되고 있으나, 상기 방법 모두 이식이 필요한 수요자에 비하여 장기기증 공여자가 부족하다는 문제점이 있다. 때문에 생체 기능을 대신할 수 있는 조직이 자라는데 기반이 되는 지지체(scaffolds)는 조직공학에서 매우 중요한 역할을 하고 있다.
이러한 지지체를 제작하는 현행 방법에는 염침출법(solvent casting particulate leaching), 염발포법(gasfoaming/salt leaching), 상분리법(phase separation), 전기방사법(electrospinning) 등이 있다. 그 중에서도 전기방사법은 고분자 용액에 정전기력(electrostatic force)을 부여하고, 정전기적 반발력이 고분자 용액의 표면장력보다 크게 될 경우 얇은 섬유형태로 방사되는 특성을 이용한 나노섬유의 제조 방법으로 가장 간단하며 효율적인 것으로 알려져 있다. 또한, 전기방사로 얻은 나노섬유의 가장 주목할 만한 특징은 생체 내 세포외기질(ECM; extracellular matrix)과 형상적으로 매우 유사한 구조를 가진다는 것이다. 이러한 특징 때문에 인공적으로 제조된 나노섬유 지지체는 세포들의 부착능력과 성장 및 분화될 수 있는 환경을 잘 갖추고 있다. 조직공학적 응용을 위한 세포외기질과 유사한 나노섬유 지지체는 다양한 소재를 이용해 제작할 수 있는데, 천연 고분자, 생분해성 고분자 또는 생체세라믹스 등을 사용하여 조직재생용 지지체를 개발하고자 하는 노력이 진행되고 있다.
널리 상용되고 있는 생분해성 고분자로는 PLA, PGA, PLGA, PCL 등이 나노 부직포로 제조되고 있지만, 이 중 PCL은 유리전이온도(Tg)가 낮아 용해되는 우려가 있으며, PLGA는 세포친화성이 약하고 생체이식 후 주변부 조직을 산성화(괴사) 시키는 문제가 발생하는 등 많은 문제점을 안고 있다.
또한, 생체의료용 재료로써 많은 연구자에 의해 그 중요성이 강조되고 있는 천연고분자인 N-아세틸-D-글루코사민 및 이의 탈아세틸화물은 생체적합성(Biocompatibility), 생분해성(Biodegradability), 무독성(Non-toxicity), 그리고 비면역성(Non-immunogenetics) 등 다양한 생리활성을 가지기 때문에 넓은 분야에서 응용되고 있는데, N-아세틸-D-글루코사민 단위체가 무수히 결합하여 이루어진 다당류 고분자 물질인 키틴(chitin)은 새우나 게 등 갑각류의 껍질을 구성하는 성분이며, 이를 탈아세틸화(Deacetylate)한 단위체가 결합하여 이루어진 고분자 물질이 키토산(chitosan)이다. 천연고분자인 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물을 이용하여 전기방사함으로써 제조된 나노섬유 지지체에 대해, 세포들은 정상적인 세포활동 시 세포 자체의 크기보다 작은 직경의 나노섬유 주위에 구조체를 형성하게 된다. 또한, 나노섬유 표면에서의 세포 흡착, 성장, 분화, 배향 등의 세포활동이 활발히 이루어지는 것으로 알려져 있다.
나노섬유 지지체에서의 세포 성장 환경은 높은 밀도의 세포점착을 가능하게 하는 높은 다공도를 가져야 하고, 배양되는 조직의 특성에 따라 다공도 및 공극의 형상 조절이 가능해야 한다. 그러나 전기방사로 제조된 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물(D-글루코사민) 나노섬유는 다공도가 높고, 생체 내 세포외기질(ECM)과 유사한 구조를 가지지만 나노섬유들 간의 공극의 크기가 작아 세포들의 점착 및 이동 그리고 수분흡수의 문제점이 발생하는 단점이 있다.
이에 본 발명자들은 전기방사하여 얻은 천연 고분자 나노섬유를 초음파 처리함으로써, 다공도, 공극 및 두께의 조절이 가능하다는 사실을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 (a) N-아세틸-D-글루코사민, N-아세틸-D-글루코사민의 탈아세틸화물, 젤라틴 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 단계; (b) 상기 방사용액을 방사용 바늘에 투입한 후 전압을 인가하여 전기방사를 실시하는 단계; (c) 상기 전기방사에 의하여 제조된 나노 섬유를 진공 건조하여 잔류용매를 제거하는 단계; 및 (d) 상기 잔류용매를 제거한 나노 섬유를 초음파 처리하는 단계를 포함하는 천연 고분자 나노섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 천연 고분자 나노섬유를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 (a) N-아세틸-D-글루코사민, N-아세틸-D-글루코사민의 탈아세틸화물, 젤라틴 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 단계; (b) 상기 방사용액을 방사용 바늘에 투입한 후 전압을 인가하여 전기방사를 실시하는 단계; (c) 상기 전기방사에 의하여 제조된 나노 섬유를 진공 건조하여 잔류용매를 제거하는 단계; 및 (d) 상기 잔류용매를 제거한 나노 섬유를 초음파 처리하는 단계를 포함하는, 천연 고분자 나노섬유의 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 (a) 단계의 용매는 물, 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 아세톤(acetone), 트리플루오로에틸렌(TFE; trifluoro ethylene), 트리플루오로아세트산(TFA; trifluoro acetic acid), 테트라하이드로퓨란(THF; tetra hydro furan), 디클로로메탄(DCM; dichloro methane), 디메틸포름아마이드(DMF; dimethyl formamide), 디메틸아세트아마이드(DMA; dimethyl acetamide), 디메틸설폭시드(dimethyl sulfoxide), 헥사플루오로이소프로판올(HFIP; hexa fluoro isopropanol), 헥산(Hexane), 벤젠(benzene), 아세트산(acetic acid), 포름산(formic acid) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 (c)단계 이후 알칼리 용액을 이용하여 중화처리(neutralization) 하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 알칼리 용액은 탄산나트륨(sodium carbonate), 수산화암모늄(Ammonium hydroxide), 수산화나트륨(Sodium hydroxide), 암모니아수(ammonia water) 및 이들의 혼합 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c)단계 이후 제조된 나노섬유를 가교제가 함유된 용액에 침지하여 나노섬유 내 천연 고분자를 가교 처리하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 가교제는 에틸디메틸아미노프로필카르보디이미드(EDC; 1-ethyl-3(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide), 하이드록시석신이미드(NHS; N-hydroxysuccinimide), 디메틸아미노프로필에틸카르보디이미드하이드로클로라이드(EDAC; dimethylaminopropyl ethylcarbodiimide hydrochloride), 하이드록시벤조트리아졸(hydroxybenzotriazole), 글루타알데하이드(Glutaraldehyde) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (d) 단계의 초음파 처리는 1W 내지 500W의 전력 범위에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (d) 단계의 초음파 처리를 통해 천연 고분자 나노섬유의 공극 크기, 다공도 또는 두께가 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 천연 고분자 나노섬유를 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 나노섬유는 유착방지막, 차폐막, 지혈제, 창상치료용 피복재 및 조직공학용 스캐폴드(scaffold)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 순수 천연고분자 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물 나노섬유는 제조된 나노섬유를 초음파 처리함으로써 두께, 다공도 및 공극의 크기를 조절할 수 있어 배양하려는 세포의 특성에 따른 나노섬유 지지체를 제조하여 제공할 수 있고, 제조된 나노섬유 지지체는 세포 친화성 및 수분 흡수성이 우수한 효과가 있다. 또한, 나노섬유의 제조 시 중화단계가 필요한 키토산의 경우 다양한 알칼리 용액을 이용하여 중화처리 조건을 최적화함으로써 중화처리 후에도 나노섬유의 형상 변화가 없고 가격, 시간 및 효율 면에서도 우수한 특징이 있다.
도 1은 천연고분자 나노섬유 지지체의 제조를 위한 전기방사 장치의 개략적인 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 순수 키토산 나노섬유의 중화처리 조건에 따른 전자현미경(SEM) 이미지와 나노섬유 굵기를 분석한 그래프이다.
도 3은 천연고분자 나노섬유 지지체의 초음파 처리 장치의 개략적인 모식도를 나타낸 것이다.
도 4는 순수 키틴 나노섬유의 a) 초음파 처리 전, b) 초음파 15초 처리 후, c) 초음파 30초 처리 후, d) 초음파 45초 처리 후, e) 초음파 60초 처리 후 단면 이미지(SEM), 및 f) 초음파 처리 시간에 따른 키틴 나노섬유의 두께 증가 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 순수 키토산 나노섬유의 a) 초음파 처리 전, b) 초음파 1분 처리 후, c) 초음파 2분 처리 후, d) 초음파 3분 처리 후, e) 초음파 4분 처리 후 단면 이미지(SEM), 및 f) 초음파 처리 시간에 따른 키토산 나노섬유의 두께 증가 그래프를 나타낸 것이다.
도 6은 초음파 처리 전후의 순수 키토산 나노섬유의 공극 크기 및 다공도를 수은 침투법을 이용하여 측정한 그래프이다.
도 7은 초음파 처리 전후 천연고분자 나노섬유 지지체의 수분 접촉각 및 흡수시간을 나타낸 것이다.
도 8은 초음파 처리 전 키틴 나노섬유에 피부섬유아세포를 (a) 1일, (b) 4일, (c) 7일 동안 배양한 이미지(SEM), 초음파 처리 후 키틴 나노섬유에 피부섬유아세포를 (d) 1일, (e) 4일, (f) 7일 동안 배양한 이미지(SEM), 및 세포 생존율 그래프를 나타낸 것이다.
도 9는 초음파 처리 전 키토산 나노섬유에 피부섬유아세포를 (a) 1일, (b) 4일, (c) 7일 동안 배양한 이미지(SEM), 초음파 처리 후 키토산 나노섬유에 피부섬유아세포를 (d) 1일, (e) 4일, (f) 7일 동안 배양한 이미지(SEM), 및 세포 생존율 그래프를 나타낸 것이다.
도 10은 천연고분자 나노섬유 지지체에 피부섬유아세포를 배양하고 초음파 처리 전 및 초음파 처리 시간에 따른 세포 침투 단면 이미지를 나타낸 것이다.
본 발명은 N-아세틸-D-글루코사민, 이의 탈아세틸화물, 젤라틴 등의 천연 고분자를 이용한 나노섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 N-아세틸-D-글루코사민 단위체가 무수히 결합하여 이루어진 고분자 다당체인 키틴, N-아세틸-D-글루코사민에서 아세틸기가 떨어져 나간 탈아세틸화 단위체가 β-(1, 4) 결합한 고분자 다당체인 키토산 또는 젤라틴 등의 천연 고분자를 이용하여 나노섬유를 제조한 뒤 초음파 처리를 함으로써, 공극 크기, 다공도 및 두께가 조절되는 천연 고분자 나노섬유를 제공함에 그 특징이 있다.
본 발명자들은 제조된 천연 고분자 나노섬유에 초음파를 처리할 경우, 공극의 크기, 다공도 및 두께가 조절된다는 사실을 확인하고, 이에 따라 수분 흡수도 및 세포 친화성이 높아져 세포의 생존율과 부착능이 현저하게 높아진다는 사실을 규명하고 본 발명을 완성하였다.
천연 고분자를 이용하여 나노섬유를 제조할 경우, 독성이 없고 생체 안정성이 우수하기 때문에 독성으로 인한 각종 부작용을 유발할 염려가 없어서 활발한 연구가 진행되고 있다. 합성고분자를 이용한 지지체의 경우, 지지체 내부에 수 ㎛ 이상의 특정 다공도를 얻기 위하여 염/용매 분리법을 통해 스폰지를 제조하지만, 천연 물질인 N-아세틸-D-글루코사민의 경우, 특히 N-아세틸-D-글루코사민의 탈아세틸화물은 희석된 산 수용액 등에 용해가 되기 때문에 냉각온도에 따른 용매 분리법으로만 제조가 가능하여 지지체 내부에 미세기공(submicron)을 조절할 수 없다. 또한, 생체 적합성, 생체 활성 및 생분해성이 좋은 특성이 있는 천연 고분자 물질인 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물을 전기 방사하여 얻은 나노섬유는 세포외기질과 유사한 구조를 가지지만, 높은 다공도에 비해 공극의 크기가 작기 때문에 세포 배양에 어려움이 있다. 때문에 천연 고분자 물질인 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물 등을 이용하여 미세기공을 가진 지지체를 제조할 경우 생체재료 및 조직공학 분야에서 핵심소재로 사용될 가능성이 있다.
조직 공학 분야에 응용가능한 지지체는 다공성 구조 내에 파종된 세포와 조직 주변으로부터 이동되는 세포의 성장에 중요한 역할을 수행한다. 인체 내에 있는 대부분의 세포들은 부착세포로서 부착할 수 있는 지지체가 없을 경우 대부분 사멸하게 된다. 때문에 최적의 지지체는 생체 내 세포외기질과 유사한 구조를 가져야 하며, 우수한 세포의 성장, 분화 및 세포 이동에 대한 적합한 환경을 제공해야 한다. 또한, 최적의 생체적합성, 면역반응 및/또는 생분해성이 우수해야 하고 큰 표면적의 부피와 높은 다공도를 가져야 한다.
본 발명에서는 천연 고분자인 N-아세틸-D-글루코사민 또는 이의 탈아세틸화물을 함유하는 나노섬유를 제조하고, 이를 초음파 처리하여 시간에 따른 두께, 다공도 및 공극의 크기를 조절함으로써 배양하려는 세포의 특성에 따른 나노섬유 지지체를 제공할 수 있다.
본 발명의 두께, 다공도 및 공극의 크기를 조절할 수 있는 나노섬유는 다음과 같은 단계를 포함하여 제조될 수 있다:
(a) N-아세틸-D-글루코사민, 이의 탈아세틸화물, 젤라틴 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 방사용액을 방사용 바늘에 투입한 후 전압을 인가하여 전기방사를 실시하는 단계;
(c) 상기 전기방사에 의하여 제조된 나노 섬유를 진공 건조하여 잔류용매를 제거함으로써 3차원적으로 얽혀있는 나노섬유를 수득하는 단계; 및
(d) 상기 잔류용매를 제거한 나노 섬유를 초음파 처리하는 단계.
상기 (a) 단계에서 방사용액을 제조할 때 사용할 수 있는 용매의 종류로는 이에 제한되지는 않으나, 예를 들어, 물, 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 아세톤(acetone), 트리플루오로에틸렌(TFE; trifluoro ethylene), 트리플루오로아세트산(TFA; trifluoro acetic acid), 테트라하이드로퓨란(THF; tetra hydro furan), 디클로로메탄(DCM; dichloro methane), 디메틸포름아마이드(DMF; dimethyl formamide), 디메틸아세트아마이드(DMA; dimethyl acetamide), 디메틸설폭시드(dimethyl sulfoxide), 헥사플루오로이소프로판올(HFIP; hexa fluoro isopropanol), 헥산(Hexane), 벤젠(benzene), 아세트산(acetic acid), 포름산(formic acid) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 전기방사 장치의 구성요소는 고전압 발생기, 방사 용액을 담을 수 있는 주사기와 금속 바늘(needle), 주사기의 방사 용액을 일정하게 밀어내는 주사기 펌프 및 금속 수집기를 포함하며, 전기방사의 원리는 다음과 같다. 방사 용액을 주사기 펌프를 통해 금속바늘로 토출시키면 반구형의 방사액적이 형성되고, 여기에 방사 용액의 표면장력을 극복할 수 있는 임계전압 이상의 고전압이 가하면, 방사액적은 하전된 테일러 콘(Taylor cone) 형태로 변화한 후, 그 정점으로부터 수집기 쪽으로 방사 제트(jet) 형태로 방출되며, 수집기에 닿을 때까지 비행하는 동안 용매가 휘발하면서 고화되어 나노섬유가 얻어진다. 이 때, 방사 제트가 매우 불안정하고 예측 불가능한 흐름 거동을 보임으로써, 생성된 나노섬유는 3차원적으로 서로 복잡하게 얽힌 부직포 형태가 된다. 전기방사에 영향을 미치는 인자는 크게 방사 용액 물성(분자량, 점도, 점탄성, 전기전도도, 표면장력), 조작인자(방사용액의 공급유속, 전기장의 세기, 금속바늘과 수집기 사이의 거리), 외부조건 인자(방사공간의 온도, 습도, 기체환경) 등이 있으며, 이러한 인자들을 조절하여 원하는 굵기 및 밀도를 가지는 나노섬유를 제조할 수 있다.
또한, 상기 제조된 나노섬유는 즉시 진공 건조 장치(vacuum dry oven)를 이용하여 나노섬유에 잔류하고 있는 용매를 강제로 휘발시킨다. 이때 진공 건조 시간은 바람직하게는 1시간 이상 수행하여야 한다.
또한, 상기 키토산을 함유하는 방사용액을 만들기 위한 용매로 산(acid) 용매를 이용할 경우, 알칼리(alkali) 용액으로 중화 처리하는 단계를 추가로 실시할 수 있다. 알칼리 용액의 종류로는 이에 제한되지는 않으나, 예를 들어, 탄산나트륨(sodium carbonate), 수산화암모늄(Ammonium hydroxide), 수산화나트륨(Sodium hydroxide), 암모니아수(ammonia water) 및 이들의 혼합 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 탄산나트륨, 수산화암모늄, 수산화나트륨으로 중화처리를 실시할 수 있다(실시예 1 참조).
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, N-아세틸-D-글루코사민이 결합한 고분자 물질인 키틴 또는 N-아세틸-D-글루코사민의 탈아세틸화물이 결합한 고분자 물질인 키토산 고분자용액과 함께 또 다른 천연고분자인 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산 등을 혼합하여 전기 방사함으로써, 복합 천연고분자 나노섬유를 제작할 수 있다. 이때, 제조된 나노섬유는 상기 (c) 단계의 잔류 용매 제거 후 가교제가 함유된 용액에 침지함으로써, 나노섬유 내 천연 고분자를 가교 처리하는 단계를 추가로 실시할 수 있다.
상기 가교제로는 이에 제한되지는 않으나, 예를 들어, 에틸디메틸아미노프로필카르보디이미드(EDC; 1-ethyl-3(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide), 하이드록시석신이미드(NHS; N-hydroxysuccinimide), 디메틸아미노프로필에틸카르보디이미드하이드로클로라이드(EDAC; dimethylaminopropyl ethylcarbodiimide hydrochloride), 하이드록시벤조트리아졸(hydroxybenzotriazole), 글루타알데하이드(Glutaraldehyde) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명은 전기방사로 제조된 천연고분자 나노섬유의 다공도 및 두께를 조절하기 위하여 초음파(ultra-sonicator) 처리를 수행한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 천연고분자 나노섬유에 초음파를 인가하면 증류수가 진동을 하고 되고 증류수를 머금고 있는 나노섬유는 그 진동에 의해 나노섬유 가닥들이 서서히 풀어져 공극의 크기가 커지고 다공도가 높아지며 이로 인해 나노섬유의 두께가 증가하게 된다(실시예 2 참조). 이때, 초음파 처리에 따라 발생하는 온도 상승을 막기 위해 바깥쪽을 얼음물로 냉각 시키며, 온도 상승이 천연고분자 고유의 특성 또는 나노섬유의 형태 변화를 일으킬 수 있기 때문에 초음파 처리를 하는 동안 계속해서 온도를 4℃로 유지시켜야 한다(도 3 참조). 또한, 초음파의 세기와 시간을 조절하게 되면 원하는 나노섬유 지지체의 공극 크기 및 다공도 그리고 두께를 얻을 수 있고 수은침투법을 통해 공극의 크기 및 다공도를 정량화 할 수 있다.
상기 초음파 처리 진행시 수행온도, 처리시간, 인가 전력의 범위는 이에 제한되지는 않으나, 예를 들어, 1W 내지 500W의 전력 범위에서 수행되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 초음파 처리 전후에 천연고분자 나노섬유의 다공도, 공극 크기, 수분 접촉각 및 수분 흡수시간을 비교한 결과, 초음파 처리시 다공도 및 공극의 크기가 증가하고, 이에 따라 수분 접촉각이 작아지며, 수분 흡수시간이 줄어드는 것으로 나타났다(실시예 3 및 4 참조).
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 초음파 처리를 통해 다공도 및 두께가 조절된 나노섬유를 동결 건조하여 세포 배양을 실시하였는데, 이때 세포 배양에 사용한 천연고분자 나노섬유는 충분히 멸균을 하였으며, 멸균 처리한 나노섬유에 피부섬유아세포를 각각 1, 4, 7일 동안 배양하여 세포 부착능, 생존율 및 세포 침투 정도를 확인한 결과, 초음파 처리를 통해 다공도 및 공극의 크기 등을 조절하였을 때, 세포 친화성이 높아져 세포 생존율, 부착율 및 세포 침투 정도가 높아진다는 사실을 알 수 있었다(실시예 5 및 6 참조).
상기로부터, 본 발명의 천연 고분자 나노섬유는 초음파 처리를 통한 수분 흡수 시간이 단축되는 우수한 특성이 있으므로, 유착방지막, 차폐막, 지혈제, 창상치료용 피복재 또는 조직공학용 스캐폴드(scaffold) 등으로 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
순수 천연고분자 나노섬유의 제조
본 발명자들은 하기와 같은 방법을 이용하여 본 발명에 따른 N-아세틸-D-글루코사민, 이의 탈아세틸화물, 젤라틴 또는 이들의 혼합물을 이용한 나노섬유를 제조하기 위해, 키틴, 키토산 및 젤라틴을 이용하여 나노섬유를 제조하였으며, 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치도를 도 1에 나타내었다.
<1-1> 키틴 나노섬유의 제조
순수 키틴(Mw: 612,000, Degree of deacetylation: 32.3%, Ara bio, Korea)을 1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-propanol (HFIP, Tokyo Chemical Industry, CO. LTD., Japan)에 0.4wt%의 농도로 용해시켜 용액을 준비하였다. 용해된 순수 키틴 용액은 점도가 높아서 초음파 장치(Sonoplus, HD2070, Bandelin electronic, Germany)를 이용하여 70W의 에너지로 한 시간 동안 초음파 처리함으로써, 점도를 5.96Pa.s 에서 0.582Pa.s 로 약 10배 정도 낮추었다. 점도를 낮춘 키틴 용액을 금속바늘(18G, Kovax-needle, Korea)이 있는 10ml 주사기에 넣고, 고전압 전원발생기(Wookyung Tech, Korea)로 13kV를 인가하여 알루미늄 호일로 덮여있는 드럼(drum) 수집기에 전기방사하였는데, 이때, 키틴 용액의 공급유속은 1.8 ml/h으로 하였으며, 용액이 토출되는 금속바늘과 수집기사이의 거리는 15㎝로 하였다. 제조된 키틴 나노섬유는 하루 동안 진공 건조하여 남아 있는 잔류용매를 제거하였다.
<1-2> 키토산 나노섬유의 제조
Trifluoroacetic acid(TFA, Sigma Aldrich, USA)와 Dichloromethan(DCM, Sigma Aldrich, USA)을 7:3의 비율로 혼합한 용매에 순수 키토산(Mw: ~350000, Degree of deacetylation: 85%, Sigma Aldrich, USA)을 5wt%의 농도로 녹여 용액을 제조하고, 제조한 순수 키토산 용액을 21G 금속바늘이 있는 10ml 주사기에 넣은 후 20kV의 전압을 인가하여 알루미늄 호일이 덮여있는 드럼 수집기에 전기방사하였다. 이때, 금속바늘과 수집기 사이의 거리는 15㎝로 하였으며, 용액 공급유속은 1ml/h로 유지하며 진행하였다. 방사 후 진공 건조를 이용하여 남아있는 잔류용매를 제거하고 키토산 나노섬유를 수득하였다. 잔류용매가 제거된 키토산 나노섬유는 산에 의해 제조되었기 때문에 알칼리 용액을 이용하여 중화처리(neutralization) 하여야 하므로, 최적의 조건을 찾기 위해 다양한 알칼리 용액을 이용하여 중화처리를 실시하였다. 알칼리 용액으로는 5M 탄산나트륨(sodium carbonate: Na2CO3), 29% 수산화암모늄(Ammonium hydroxide: NH4OH) 및 3M 수산화나트륨(NaOH in MeOH)을 사용하였으며, 키토산 나노섬유를 각각의 알칼리 용액에서 중화시키며 시험하였는데, 5M 탄산나트륨에서는 3시간, 29% 수산화암모늄에서는 10분, 그리고 3M 메탄올 수산화나트륨에서는 5분 동안 각각 중화처리 하였다. 알칼리 용액으로 중화처리 후 3차 증류수로 세척하고 중성상태(pH 7)로 맞추어 동결건조 하였으며, 중화처리 용액에 따른 나노섬유의 형태를 관찰하였다.
관찰 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 전기방사한 키토산 나노섬유가 복잡하게 얽혀 있는 부직포 형태로 되어 있는 것을 SEM(Scanning Electron Microscope, 주사 전자 현미경) 이미지를 통해 알 수 있다. 또한, 중화처리 전 나노섬유의 평균 직경은 약 300㎚인데, 5M 탄산나트륨, 29% 수산화암모늄 및 3M 수산화나트륨으로 각각 중화처리 한 뒤 키토산 나노섬유의 평균 직경은 약 440㎚, 400㎚ 및 355㎚인 것으로 나타났다.
상기로부터, 중화처리 전후에 키토산 나노섬유의 형태 변화가 가장 적고, 시간과 경제적 면에서도 가장 우수한 3M 메탄올 수산화나트륨으로 중화처리 하는 것이 가장 좋다는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 키토산 나노섬유는 3M 수산화나트륨에서 중화 처리하여 진행하였다.
<1-3> 키토산-젤라틴 나노섬유의 제조
전기방사 시 순수 키틴 또는 키토산 용액에 젤라틴 용액 등을 섞어 함께 방사 하면 각각의 취약한 물성이 상호 보완된 나노섬유 지지체를 제조할 수 있다. 이에 따라 본 발명자들은 키토산에 젤라틴을 혼합한 나노섬유를 제조하기 위해, Trifluoroacetic acid와 Dichloromethan을 7:3의 비율로 혼합한 용매에 키토산을 5wt%로 녹이고, 젤라틴 type B를 같은 용매에 10wt% 녹인 다음 두 용액을 1:1(v/v)로 섞어 전기방사하였다. 전기방사 시 전압은 17kV 를 인가하였고, 용액의 공급유속은 1ml/h으로 하였으며, 금속바늘과 드럼 수집기 사이의 거리는 15cm로 고정하였다. 전기방사 후 진공오븐에서 용매를 강제 증발시키고, 1-ethyl-3(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide (EDC) / N-hydroxysuccinimide (NHS)로 가교(cross-linking) 처리하여 키토산-젤라틴 나노섬유를 제조하였다.
초음파를 이용한 천연고분자 나노섬유의 다공도 조절 및 두께 조절
상기 실시예 1에서 제작한 키틴 또는 키토산 나노섬유를 30ml의 3차 증류수가 담긴 유리 초자에 넣고, 나노섬유가 충분히 적셔질 수 있도록 약 1분 정도 기다린 후 초음파 발생기(VCX 750, Sonics, USA)를 이용하여 4℃에서 초음파 처리함으로써 나노섬유 지지체를 제조하였으며, 장치의 개략적인 모식도를 도 3에 나타냈다. 이때 키틴 나노섬유의 경우, 초음파 인가 전력 225W에서 15초, 30초, 45초 및 60초로 나누어 각각 초음파 처리하였고, 키토산 나노섬유의 경우 초음파 인가 전력 225W에서 1분, 2분, 3분 및 4분으로 나누어 각각 초음파 처리하였다.
순수 키틴 나노섬유에 초음파 처리 시간에 따른 두께 증가와 나노섬유 표면의 공극 변화를 알아보기 위한 SEM 측정을 이용한 두께 증가 관찰 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 초음파 처리 하지 않은 키틴 나노섬유의 두께는 116㎛ 였고, 15초 처리 시 646㎛, 30초 처리 시 837㎛, 45초 처리 시 1038㎛, 60초 처리 시 1169㎛인 것으로 나타나, 각각 456%, 621%, 794% 및 907%의 두께 증가율을 보이는 것을 관찰하였고, 공극의 변화가 일어나는 것을 알 수 있었다.
또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 순수 키토산 나노섬유에 1분, 2분, 3분 및 4분간 초음파를 처리하여 처리 시간에 따른 표면 형사 이미지 및 두께 증가를 살펴보았다. 초음파 처리를 하지 않은 순수 키토산 나노섬유의 두께는 78㎛이었으며, 1분 처리 시 118㎛, 2분 처리 시 182㎛, 3분 처리 시 241㎛, 4분 처리 시 321㎛로 나노섬유의 두께가 증가하였고, 최대 두께 증가율은 311%로 나타났다.
상기로부터 키틴 나노섬유와 동일하게 초음파 처리를 하였을 경우, 표면의 공극 형상이 크게 변하는 것을 알 수 있다.
초음파 처리 전후 천연고분자 나노섬유의 다공도 및 공극 크기 분석
수은 침투 장비(Auto pore Ⅳ 9500, Micromeritics, USA)를 이용하여 나노섬유의 다공도 및 공극의 크기(pore size diameter)를 측정한 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 초음파 처리 전 공극의 크기는 473㎚에서 확인되었고, 다공도(porosity)는 79%였다. 이후 초음파를 처리하고 분석한 결과, 나노섬유 공극의 크기는 1㎛인 것으로 확인되었으며, 다공도는 97%로 증가하였다.
상기로부터, 초음파 처리를 수행함으로써 초음파 처리 전보다 공극의 크기 및 다공도가 증가하는 것을 알 수 있다.
초음파 처리 전후 천연고분자 나노섬유의 수분 접촉각 및 흡수 시간 분석
본 발명자들은 초음파 처리 전후의 천연고분자 나노섬유의 최초 수분 접촉각(initial contact angle)과 수분 흡수시간(water absorption time)을 측정해 보았다. 이를 위해 접촉각 측정 장비(Phoenix 150, SEO, Korea)를 이용하여 초음파 처리 전과 후의 수분 접촉각 및 흡수 시간을 측정하였다.
측정 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 초음파 처리 전 나노섬유의 최초 수분 접촉각은 82°인 것으로 나타났고, 초음파 처리 후 나노섬유의 최초 접촉각은 54°인 것으로 나타났다. 또한, 초음파 처리 전 나노섬유에서의 수분 흡수시간은 약 110초였고, 초음파 처리 후에는 약 10초 만에 수분 흡수가 완료되었다.
이에 따라, 초음파 처리를 수행할 경우, 공극의 크기가 넓어져 수분의 접촉각이 낮아지며 수분 흡수시간이 약 1/10로 줄어든다는 것을 알 수 있다.
상기의 결과는, 천연고분자 나노섬유에 초음파 처리를 통해 수분 흡수 시간을 단축시킴으로써 조직공학 및 재생공학에의 응용 이외에도 유착방지막, 차폐막, 지혈제, 창상치료용 피복제 또는 조직공학용 스캐폴더 등으로 응용이 가능함을 의미한다.
초음파 처리 전후 천연고분자 나노섬유 지지체에 세포 배양
초음파 처리 전후의 키틴과 키토산 나노섬유에 피부섬유아세포(Normal Human Dermal Fibroblasts (NHDF) passage: 10, MCTT, Korea)를 배양하고, SEM 분석을 이용해 나노섬유 지지체에의 부착능을 관찰하고, CCK-8(Cholecystokinin Octapeptide)을 확인하여 세포생존율을 알아보았다. 키틴 및 키토산 나노섬유는 동일하게 초음파 처리 전과 초음파 처리한 것을 사용하였으며, 초음파 처리 전후 나노섬유에 피부섬유아세포를 각각 1, 4, 7일 동안 배양하고 관찰하였다.
그 결과, 도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 초음파 처리 전보다 초음파 처리 후 나노섬유에서 피부섬유아세포의 부착능이 좋은 것으로 나타났고, 배양 시간이 지날수록 증식율이 더 높아지는 것으로 나타났다. 또한, 세포 생존율 측정 결과, 피부섬유아세포 배양 1일 및 4일 차에는 초음파 처리 전후가 크게 차이 나지 않지만, 7일 차에서는 초음파 처리 전보다 초음파 처리 후가 약 1.5배 이상 높은 것으로 나타났다.
상기로부터, 초음파 처리를 통해 공극의 크기 및 다공도를 높일 경우, 세포 친화성이 높아져 세포의 생존율과 부착능이 현저하게 높아진다는 것을 알 수 있다.
다공도 조절 전후 천연고분자 나노섬유의 세포침투 효과
초음파 처리 시간에 따른 천연고분자 나노섬유의 공극 크기와 다공도를 조절하여 피부섬유아세포(NHDF)가 나노섬유 지지체 안으로 침투하는 정도를 형광 현미경 관찰을 통해 알아보았다. 이를 위해, 제조된 천연고분자 나노섬유에 피부섬유아세포를 1, 4 및 7일 동안 배양하고, 3.7% formaldehydein PBS로 세포를 고정하였으며, OCT compound 용액에 담근 후 냉동하여 블록을 만들었다. 만들어진 블록을 cryo-tome을 이용하여 5㎛ 두께로 단면을 절단하고, 절단된 천연고분자 나노섬유를 PBS로 3회 이상 세척한 후, 0.2% Triton X-100을 이용하여 세포 투과성(cell permeabilization)을 향상시켰으며, 1% BSA(Bovine serum albumin)로 blocking 하였다. 그리고 빛을 차단시킨 암실에서 형광염색시료인 DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole)로 염색함으로써, 초음파 처리 전후의 천연고분자 나노섬유의 세포 침투 정도를 형광 현미경을 통해 관찰하였다.
도 10에 나타난 바와 같이, 초음파 처리를 하지 않은 천연고분자 나노섬유와 초음파를 각각 15초 및 60초 처리한 천연고분자 나노섬유에 피부섬유아세포를 배양 후 세포의 침투를 관찰한 결과, 초음파 처리 전 나노섬유는 세포가 지지체의 표면 쪽에 위치하는 것으로 나타났고, 초음파를 15초 및 60초 처리하였을 때, 초음파 처리 시간이 증가할수록 세포가 지지체 안쪽으로 침투하는 정도가 높아지는 것으로 나타났다. 이때, 도 10에서 흰색 실선은 천연고분자 나노섬유 표면을 나타낸 것이고, 흰색 점선은 피부섬유아세포가 침투된 정도를 나타낸 것이다.
상기로부터, 초음파의 처리 시 천연고분자 나노섬유에서 공극의 크기 및 다공도가 증가 되고, 세포의 침투 및 이동이 활발해 지는 것을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. (a) N-아세틸-D-글루코사민, N-아세틸-D-글루코사민의 탈아세틸화물, 젤라틴 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자를 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하는 단계;
    (b) 상기 방사용액을 방사용 바늘에 투입한 후 전압을 인가하여 전기방사를 실시하는 단계;
    (c) 상기 전기방사에 의하여 제조된 나노 섬유를 진공 건조하여 잔류용매를 제거하는 단계; 및
    (d) 상기 잔류용매를 제거한 나노 섬유를 초음파 처리하는 단계를 포함하는, 천연 고분자 나노섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 용매는 물, 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 아세톤(acetone), 트리플루오로에틸렌(TFE; trifluoro ethylene), 트리플루오로아세트산(TFA; trifluoro acetic acid), 테트라하이드로퓨란(THF; tetra hydro furan), 디클로로메탄(DCM; dichloro methane), 디메틸포름아마이드(DMF; dimethyl formamide), 디메틸아세트아마이드(DMA; dimethyl acetamide), 디메틸설폭시드(dimethyl sulfoxide), 헥사플루오로이소프로판올(HFIP; hexa fluoro isopropanol), 헥산(Hexane), 벤젠(benzene), 아세트산(acetic acid), 포름산(formic acid) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c)단계 이후 알칼리 용액을 이용하여 중화처리(neutralization) 하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알칼리 용액은 탄산나트륨(sodium carbonate), 수산화암모늄(Ammonium hydroxide), 수산화나트륨(Sodium hydroxide), 암모니아수(ammonia water) 및 이들의 혼합 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (c)단계 이후 제조된 나노섬유를 가교제가 함유된 용액에 침지하여 나노섬유 내 천연 고분자를 가교 처리하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가교제는 에틸디메틸아미노프로필카르보디이미드(EDC; 1-ethyl-3(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide), 하이드록시석신이미드(NHS; N-hydroxysuccinimide), 디메틸아미노프로필에틸카르보디이미드하이드로클로라이드(EDAC; dimethylaminopropyl ethylcarbodiimide hydrochloride), 하이드록시벤조트리아졸(hydroxybenzotriazole), 글루타알데하이드(Glutaraldehyde) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계의 초음파 처리는 1W 내지 500W의 전력 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계의 초음파 처리를 통해 천연 고분자 나노섬유의 공극 크기, 다공도 또는 두께가 조절되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 천연 고분자 나노섬유.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 나노섬유는 유착방지막, 차폐막, 지혈제, 창상치료용 피복재 및 조직공학용 스캐폴드(scaffold)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용도를 갖는 것을 특징으로 하는, 나노섬유.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101409779B1 (ko) 2013-03-07 2014-06-24 한국원자력의학원 수분 흡수력이 향상된 천연 고분자 나노섬유 복합체 제조 방법
KR101449645B1 (ko) 2014-04-08 2014-10-14 부산대학교 산학협력단 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 4차원 조직재생용 지지체
KR101863955B1 (ko) * 2016-12-01 2018-06-01 강원대학교 산학협력단 역미셀을 이용하여 다공성 나노섬유를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 다공성 나노섬유
CN114541038A (zh) * 2020-11-24 2022-05-27 诺一迈尔（苏州）医学科技有限公司 用于组织缺损修复的静电纺丝膜的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050032656A (ko) * 2003-10-02 2005-04-08 재단법인서울대학교산학협력재단 키틴 또는 키토산의 나노섬유(초극세섬유)를 구성성분으로하는 부직포
KR20080104932A (ko) * 2007-05-29 2008-12-03 금오공과대학교 산학협력단 키토산, 생분해성 고분자 및 세포성장인자를 함유하는나노섬유 부직포
KR20090041271A (ko) * 2007-10-23 2009-04-28 재단법인서울대학교산학협력재단 조직공학용 나노섬유 지지체의 공극 구조 조절 방법 및그를 이용하여 제조된 조직공학용 지지체
KR100990216B1 (ko) 2007-12-10 2010-10-29 주식회사 아모그린텍 전기방사에 의한 유기 또는 무기 나노입자의 제조방법 및 그에 의한 유기 또는 무기 나노입자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050032656A (ko) * 2003-10-02 2005-04-08 재단법인서울대학교산학협력재단 키틴 또는 키토산의 나노섬유(초극세섬유)를 구성성분으로하는 부직포
KR20080104932A (ko) * 2007-05-29 2008-12-03 금오공과대학교 산학협력단 키토산, 생분해성 고분자 및 세포성장인자를 함유하는나노섬유 부직포
KR20090041271A (ko) * 2007-10-23 2009-04-28 재단법인서울대학교산학협력재단 조직공학용 나노섬유 지지체의 공극 구조 조절 방법 및그를 이용하여 제조된 조직공학용 지지체
KR100990216B1 (ko) 2007-12-10 2010-10-29 주식회사 아모그린텍 전기방사에 의한 유기 또는 무기 나노입자의 제조방법 및 그에 의한 유기 또는 무기 나노입자

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101409779B1 (ko) 2013-03-07 2014-06-24 한국원자력의학원 수분 흡수력이 향상된 천연 고분자 나노섬유 복합체 제조 방법
KR101449645B1 (ko) 2014-04-08 2014-10-14 부산대학교 산학협력단 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 4차원 조직재생용 지지체
KR101863955B1 (ko) * 2016-12-01 2018-06-01 강원대학교 산학협력단 역미셀을 이용하여 다공성 나노섬유를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 다공성 나노섬유
CN114541038A (zh) * 2020-11-24 2022-05-27 诺一迈尔（苏州）医学科技有限公司 用于组织缺损修复的静电纺丝膜的制备方法
CN114541038B (zh) * 2020-11-24 2023-12-12 诺一迈尔（苏州）医学科技有限公司 用于组织缺损修复的静电纺丝膜的制备方法

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