KR101635923B1 - Manufacturing method of Silk fibroin films using spin drying method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법은, 실크 피브로인을 포함하는 용액을 제조하는 제1단계; 및, 상기 용액은 원통에 담은 후, 이를 회전 건조시켜 판상의 형태를 갖는 실크 피브로인 필름을 제조하는 제2단계를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 양 쪽 표면이 모두 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 제작 할 수 있으며, 기존 캐스팅 건조 방법보다 빠른 시간에 필름을 제작함과 동시에 다양한 두께의 필름을 제작할 수 있는 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법이 제공된다.
The present invention relates to a method for producing a silk fibroin film using a spin drying method.
A method of manufacturing a silk fibroin film using the spin drying method of the present invention comprises: a first step of preparing a solution containing silk fibroin; And a second step of preparing a silk fibroin film having a plate shape by immersing the solution in a cylinder and spinning it.
According to the present invention, it is possible to produce a film having both smooth and uniform shapes on both surfaces, and to produce a film in a shorter time than a conventional casting drying method, A method for producing fibroin film is provided.

Description

회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법{Manufacturing method of Silk fibroin films using spin drying method}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a silk fibroin film using a spin drying method,

본 발명은 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실크 피브로인을 이용하여 표면이 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 제작하고자 개발한 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a silk fibroin film using a spin drying method, and more particularly, to a method for manufacturing a silk fibroin film using a spin drying method developed to produce a smooth and uniform surface using a silk fibroin ≪ / RTI >

실크 피브로인은 누에에서 추출하여 제조한 전형적인 자연 고분자 물질로 오랫동안 직물의 섬유소재 및 봉합사와 같은 의·공학 소재로 이용되어 왔다. Silk fibroin is a typical natural polymer material extracted from silkworms and has been used for many years as an engineering material such as textile materials and sutures.

실크 피브로인은 생체에 적용할 때 염증 반응을 거의 일으키지 않으면서 섬유모세포나 각질 세포 등에 세포 부착 능력과 증식효과가 뛰어나 생체 적합성이 우수한 인공피부의 소재로서 많은 관심이 모아지고 있다. 또한, 다른 천연 고분자 재료와 달리 실크 피브로인은 곤충을 통하여 순수한 단백질을 대량으로 쉽게 얻을 수 있으며 생체적합성이 우수하여 특별한 정제과정을 거치지 않아도 인체에 대한 거부 반응이 거의 일어나지 않고 분말, 막, 다공질체 및 겔 등 다양한 형태로 성형할 수 있다는 특징이 있다.Silk fibroin has been attracting much attention as an artificial skin material having excellent biocompatibility because it has excellent cell adhesion ability and proliferation effect on fibroblast and keratinocyte while causing little inflammatory reaction when applied to living body. Unlike other natural polymer materials, silk fibroin can easily obtain a large amount of pure protein through insects. Because of its excellent biocompatibility, it does not cause rejection to the human body without the special purification process, and the powder, membrane, Gel, and so on.

최근 이러한 실크 피브로인을 이용하여 생체 의학적용 사용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이는 세포의 기질과 구조적, 물리적으로 비슷한 특성 때문이며, 신체 조직으로부터 실크 피브로인 표면의 내부로 세포 부착과 성장을 촉진시키는 좋은 재료로 평가받고 있다.Recently, studies on the application of biomedical applications using silk fibroin have been actively carried out because of the structural and physically similar characteristics with the substrate of the cell, and it is known that the silk fibroin It is evaluated as a material.

관련 선행기술로는 일본공개특허공보 P2014-51579A(공개일: 2014년 03월 20일, 명칭: 건조 실크 피브로인 다공질체의 제조방법) 등이 있다.Related prior arts are disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. P2014-51579A (published on Mar. 20, 2014, name: a method for producing a dried silk fibroin porous body).

그러나 아무리 효과가 뛰어난 실크 피브로인도 일반적인 건조방식(캐스팅 건조방식)을 통해 실크 피브로인 섬유막을 제작할 경우, 10 ㎛ 이하의 얇은 막을 균일하게 제작하기 힘들뿐만 아니라 mm 단위의 두꺼운 두께의 필름을 위, 아랫면 모두 평평하고 매끄럽게 하는 것이 불가능하다. 또한, 필름 제작시간이 오래 걸리며, 인장 강도가 약해 실제로 임상에 적용하기 힘들다.
However, even if silk fibroin with excellent effect is manufactured, it is difficult to uniformly produce a thin film of 10 μm or less when fabricating a silk fibroin fiber film through a general drying method (casting drying method). In addition, It is impossible to be flat and smooth. In addition, it takes a long time to produce the film and the tensile strength is weak, so it is difficult to apply to clinical practice.

본 발명의 목적은 양쪽 표면이 모두 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 제작 할 수 있으며, 기존 캐스팅 건조 방법보다 빠른 시간에 필름을 제작함과 동시에 다양한 두께의 필름을 제작할 수 있는 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a silk fibroin which can produce a film having both smooth and uniform surfaces on both sides thereof and can produce a film in a shorter time than a conventional casting drying method, And a method for producing the film.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법은, 실크 피브로인을 포함하는 용액을 제조하는 제1단계 및, 상기 용액은 원통에 담은 후, 이를 회전 건조시켜 판상의 형태를 갖는 실크 피브로인 필름을 제조하는 제2단계를 포함하여 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 형성하도록 하는 것이 특징이다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a silk fibroin film using a spin drying method, comprising the steps of: preparing a solution containing silk fibroin; And a second step of producing a silk fibroin film having a shape of a smooth shape and a uniform shape.

상기 제1단계에서 상기 용액은 누에고치로부터 분리해 낸 후 정련하여 얻은 실크 피브로인을 용해시킨 다음, 이를 투석하여 제조한 것이 특징이다.In the first step, the solution is prepared by dissolving silk fibroin obtained by separating from cocoon, refining, and then dialyzing it.

상기 제1단계에서 상기 용액에는 상기 실크 피브로인이 상기 용액 전체 중량대비 1~25 wt%로 포함되는 것이 특징이다.In the first step, the solution contains the silk fibroin in an amount of 1 to 25 wt% based on the total weight of the solution.

상기 제2단계에서 상기 회전 건조는 상기 용액과 회전속도(rpm)간에 1:50~500로 이루어지는 것이 특징이다.In the second step, the rotary drying is performed at a ratio of 1:50 to 500 between the solution and the rotation speed (rpm).

바람직하게는, 상기 제2단계에서 상기 회전 건조는 5 ㎖당 500~1500 rpm으로 24~27℃온도하에서 2 ~ 3시간동안 이루어져, 10㎛~90㎛의 두께로 이루어진 필름을 제조하는 것이 특징이다.Preferably, in the second step, the spin drying is performed at a temperature of 24 to 27 ° C. for 2 to 3 hours at 500 to 1,500 rpm per 5 ml, thereby producing a film having a thickness of 10 μm to 90 μm .

상기 제2단계에서 상기 회전 건조 전에 상기 원통 내부에 패턴 또는 무늬를 각인 또는 삽입하여 패턴 또는 무늬가 프린팅 된 필름을 제조하는 것이 특징이다.And the pattern or pattern is stamped or inserted into the inside of the cylinder before the rotary drying in the second step to produce a film on which a pattern or a pattern is printed.

또 다른 본 발명의 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법은, 실크 피브로인 및 천연 고분자 또는 합성 고분자를 포함하는 용액을 제조하는 제1단계 및, 상기 용액을 회전 건조시켜 판상의 형태를 갖는 실크 피브로인 필름을 제조하는 제2단계를 포함하여 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 형성하도록 하는 것이 특징이다.
Another method for producing a silk fibroin film using the spin drying method of the present invention comprises a first step of preparing a solution containing silk fibroin and a natural polymer or a synthetic polymer and a step of spin drying the solution to prepare a silk fibroin having a plate- And a second step of producing a fibroin film so as to form a smooth and uniform type of film.

본 발명에 의해, 양 쪽 표면이 모두 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 제작 할 수 있으며, 기존 캐스팅 건조 방법보다 빠른 시간에 필름을 제작 할 수 있으며, 10㎛ 이하의 얇은 필름부터 mm 단위를 갖는 다양한 두께의 필름을 용이하게 제작 할 수 있으므로, 기존의 필름 제작 방법의 한계점을 극복 할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to produce a film having both smooth and uniform surfaces on both sides, and to produce a film in a shorter time than a conventional casting drying method, It is possible to overcome the limitations of existing film production methods.

도 1은 본 발명의 회전 건조 방법을 이용하여 실크 피브로인 필름의 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 실크 피브로인 필름의 투명도를 나타낸 도면이다.
A, C; 본 발명에서 개발한 회전 건조 방법을 통해 제작된 실크 피브로인 필름
B, D; 기존 건조 방식인 캐스팅 건조 방법을 통해 제작된 실크 피브로인 필름
도 3은 실크 피브로인 필름의 인장강도를 나타낸 도면이다.
A: 실크 피브로인 용액 농도 변화에 따른 필름의 인장강도
B; 12 wt% 실크 피브로인 용액을 대상으로 필름두께별 인장강도
C: 기존 캐스팅 건조 방법과 회전 건조 방식으로 제작된 필름의 인장강도
도 4는 실크 피브로인 필름의 주사전자현미경을 통한 표면 관찰 소견을 나타낸 도면이다
A; 회전 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름
;굴곡이 없는 평평하고 균일한 표면을 나타냄.
B; 캐스팅 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름
; 거칠기가 거칠고 울퉁불퉁한 표면을 나타냄.
도 5는 실크 피브로인 필름의 원자현미경을 통한 표면 관찰 소견을 나타낸 도면이다
A; 회전 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름
; 표면은 굴곡이 없는 평평하고 균일한 표면을 나타냄.
B; 캐스팅 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름
; 표면이 거칠고 울퉁불퉁하며 굴곡을 이룸
도 6은 CCK-8을 통한 실크 피브로인 필름의 세포독성 및 증식률을 확인한 결과이다.
도 7은 DAPI 염색을 통한 세포 친화성 및 증식률을 나타낸 도면이다.
A, B, C; 회전 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름(1, 3, 7일차)
D, E, F; 캐스팅 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름(1, 3, 7일차)
도 8은 회전 건조 방식을 이용한 실크 피브로인 필름의 마이크로 패터닝 상태를 나타낸 도면이다. - 한 쪽 면은 매끄럽게 유지하며 다른 한쪽은 마이크로 패터닝을 하여 줄무늬를 나타냄 (A;단면, B;표면 1, C;표면 2)
도 9는 회전 건조 방식을 이용한 실크 피브로인 필름의 렌즈 형태를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a process for producing a silk fibroin film using the spin drying method of the present invention.
2 is a view showing transparency of a silk fibroin film.
A, C; The silk fibroin film produced through the spin drying method developed in the present invention
B, D; The silk fibroin film produced by the conventional drying method, casting drying method
3 is a view showing the tensile strength of the silk fibroin film.
A: Tensile strength of the film according to the concentration of the silk fibroin solution
B; 12 wt% silk fibroin solution was used to measure the tensile strength
C: Tensile strength of film produced by conventional casting drying method and rotary drying method
4 is a view showing a surface observation observation of a silk fibroin film through a scanning electron microscope
A; Silk fibroin film produced by rotary drying method
Flat, uniform surface without bending.
B; Silk fibroin film produced by casting drying method
; Roughness indicates rough and uneven surface.
5 is a view showing a surface observation observation of the silk fibroin film through an atomic force microscope
A; Silk fibroin film produced by rotary drying method
; The surface shows a flat, uniform surface with no bending.
B; Silk fibroin film produced by casting drying method
; The surface is rough, rugged and bends
FIG. 6 shows the cytotoxicity and proliferation rate of the silk fibroin film through CCK-8.
FIG. 7 is a diagram showing cell affinity and proliferation rate through DAPI staining.
A, B, C; Silk fibroin film (1st, 3rd, 7th day)
D, E, F; Silk fibroin film produced by casting drying method (1st, 3rd, 7th day)
8 is a view showing a micropatterning state of a silk fibroin film using a rotary drying method. - One side is kept smooth and the other side is micro patterned to show stripes (A, section, B, surface 1, C, surface 2)
9 is a view showing a lens shape of a silk fibroin film using a rotary drying method.

본 명세서에 기재된 용어, 기술 등은 특별한 한정이 없는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 의미로 사용된다. 이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The terms, techniques, and the like described in this specification are used in the meaning commonly used in the technical field to which the present invention belongs, unless otherwise specified. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름 제조방법은 기존에 연구 및 보고 되어진 바가 없으며, 기존의 실크 피브로인 필름 제작 방법인 캐스팅 건조 방식의 한계점을 극복할 수 있는 새로운 방법이다.The method of manufacturing a silk fibroin film using the spin drying method of the present invention has not been studied and reported in the past, and is a new method to overcome the limitations of the casting drying method which is a conventional method of producing a silk fibroin film.

구체적으로 설명하면, 실크 피브로인은 천연 고분자로써, 합성 고분자나 혼합물 없이 단독으로 필름을 제작하는데 있어 여러가지 한계점을 가지고 있다. 그 중 대표적인 예로는 10 ㎛ 이하의 얇은 막을 균일하게 제작하기 힘들뿐 만 아니라 mm 단위의 두꺼운 두께의 필름을 위, 아랫면 모두 평평하고 매끄럽게 하는 것이 불가능 하였다. 또한 필름 제작 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. Specifically, silk fibroin is a natural polymer, and has various limitations in producing a film alone without a synthetic polymer or a mixture. As a typical example, it is not possible to uniformly produce a thin film having a thickness of 10 탆 or less, and it is impossible to flatten and smooth both the upper and lower sides of a thick film having a thickness of mm. In addition, there is a drawback that it takes a long time to produce a film.

하지만 본 발명에서 적용된 회전 건조방법은 실크 피브로인을 대상으로 10 ㎛ 이하의 얇은 필름부터 mm 단위의 두꺼운 필름을 선택적으로 용이하게 제작할 수 있도록 하며, 특히 건조 시간이 기존 필름 제작(캐스팅 건조방법)시간보다 단축된다는 장점이 있다. 이는 회전 속도를 조절하거나, 실크 피브로인 용액의 농도를 조절하거나, 사용하는 양을 조절하거나 원통의 지름의 크기를 바꾸게 되면 각 조건에 따라 다양한 두께의 필름이 용이하게 제작가능함을 의미한다.However, in the spin drying method applied in the present invention, it is possible to easily and selectively produce a thick film in mm thickness from a thin film of 10 μm or less for silk fibroin. Especially, the drying time is shorter than the conventional film making (casting drying method) . This means that it is possible to easily produce films having various thicknesses according to the respective conditions if the rotation speed is controlled, the concentration of the silk fibroin solution is adjusted, the amount of the silk fibroin solution is adjusted, or the diameter of the cylinder is changed.

뿐만 아니라 캐스팅 건조 방식(통상의 필름 제작방식)으로 제작된 필름에 비해 더 우수한 인장 강도를 보여주었으며, 투명도 역시 월등히 뛰어남을 확인할 수 있었다. In addition, it showed better tensile strength than the film produced by the casting drying method (ordinary film production method), and it was confirmed that transparency was also excellent.

이러한 결과를 바탕으로 본 발명에서 개발한 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름 제조방법은 천연 고분자인 실크 피브로인 또는 그 밖의 천연 고분자나 합성고분자, 천연고분자와 합성 고분자의 혼합물 등을 이용하여 윗면과 아랫면 모두 평평하고 매끈한 표면을 가지는 다양한 두께의 필름을 제작하여 생체막으로의 응용할 수 있을 뿐만 아니라, 콘택트렌즈 등 투명도를 요구하는 필름이나 굴절률을 요구하는 다양한 필름으로의 응용 가능성(도 9)과, 원통 내에 나노 또는 마이크로 단위의 패턴을 각인 또는 삽입하여 나노 단위의 패턴이나 마이크로 단위의 패턴이 있는 필름을 제작하여 약물 전달 시스템 등으로의 응용 가능성을 확인하였다.
Based on these results, the method of manufacturing the silk fibroin film using the spin drying method developed in the present invention can be applied to the upper surface and the lower surface by using a natural polymer such as silk fibroin or other natural or synthetic polymer, The present invention can be applied not only to a biomembrane but also to various films requiring transparency such as contact lenses and various films requiring a refractive index (Fig. 9) Or microregions were patterned or inserted to produce a film having a pattern of nano unit or a pattern of micro unit, and the applicability to a drug delivery system was confirmed.

본 발명의 회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법을 도 1에 도시된 것을 토대로 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A method for producing a silk fibroin film using the spin drying method of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

1. 제 1단계; 실크 피브로인을 포함하는 용액 제조1. First step; Manufacture of solutions containing silk fibroin

본 단계는 실크 피브로인을 포함하는 용액을 제조하는 단계이다. This step is a step for producing a solution containing silk fibroin.

설명하면, 실크 피브로인은 누에고치로부터 뽑아낸 실에서 분리해 내는 것으로서, 생체친화성이 우수하여 주변의 어떤 조직에도 영향을 미치지 않기 때문에 분말, 젤, 수용액 등 여러 형태로 제조되어 식품, 의약품 등에 다양하게 사용될 수 있다. As described, silk fibroin is separated from a thread extracted from a silkworm cocoons, and has excellent biocompatibility and does not affect any surrounding tissues. Therefore, it is produced in various forms such as powder, gel, and aqueous solution, Lt; / RTI >

이에, 본 단계에서는 상기 실크 피브로인을 용액 형태로 제조하기 위해 우선, 누에고치로부터 세리신과 불순물을 제거하는 정련과정을 통해 실크 피브로인 섬유를 추출해 염화칼슘 또는 브롬화리튬 수용액에 용해시킨 다음, 이를 투석하여 실크 피브로인을 포함하는 용액을 제조한다. In this step, in order to prepare the silk fibroin in the form of a solution, the silk fibroin fiber is first extracted from the silkworm cocoon through a refining process for removing sericin and impurities, and the silk fibroin fiber is dissolved in an aqueous solution of calcium chloride or lithium bromide, ≪ / RTI >

이때, 상기 용액에 함유된 실크 피브로인의 농도는 제작하고자 하는 필름의 두께에 따라 선택적으로 그 함량을 조절할 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 실크 피브로인을 포함하는 용액에 실크 피브로인이 전체 중량대비 1~25wt%로 포함되는 것이 좋으며, 실크 피브로인의 농도조절을 위해서는 증류수를 혼합하여 희석하거나 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene Glycol)을 이용하여 농축하여 농도를 조절할 수 있다. At this time, the concentration of silk fibroin contained in the solution can be selectively controlled depending on the thickness of the film to be produced, and more preferably, the silk fibroin is added to the solution containing the silk fibroin in an amount of 1 to 25 wt% For controlling the concentration of silk fibroin, the concentration may be adjusted by diluting with distilled water or by using polyethylene glycol (polyethylene glycol).

상기 실크 피브로인이 1 wt%미만으로 함유될 경우 하기 필름 제조과정에서 99%의 물이 증발하기 때문에 효율성이 낮게 되어 필름으로써의 제작이 불가하며, 25 wt%를 초과하여 함유될 경우에는 그 농도가 너무 높아 용액 상태가 불안정하여 하기 필름 제조과정에서 회전건조가 어려우므로 본 발명이 목적하는 매끈한 표면을 갖는 필름형태를 갖추기에는 어렵게 된다.When the silk fibroin is contained in an amount of less than 1 wt%, 99% of water evaporates in the process of producing the following film, resulting in a low efficiency. Thus, when the silk fibroin is contained in an amount exceeding 25 wt% The solution state is so unstable that spin drying is difficult in the process of preparing a film described below. Therefore, it is difficult to form a film having a desired smooth surface according to the present invention.

또한, 본 단계에서는 상기 용액에 추가로 천연 고분자 또는 합성 고분자를 더 포함하여 제조하기도 한다. Further, in this step, in addition to the solution, a natural polymer or a synthetic polymer may be further added.

다시 말해, 실크 피브로인 필름의 유연성을 개선해주기 위한 것으로서, 천연 고분자 또는 합성 고분자를 더 포함할 경우 인장강도나 탄성 값 등의 물리적 특성이 더 개선되어 탄성을 필요로 하는 용도로 용이하게 사용가능하게 된다. In other words, when a natural polymer or a synthetic polymer is further included, physical properties such as tensile strength and elasticity value are further improved, and thus it is easily usable for applications requiring elasticity, in order to improve the flexibility of the silk fibroin film .

이때, 사용되는 상기 천연고분자 또는 합성고분자의 종류로는 생체적용물질인 콜라겐, 젤라틴, 키틴, 키토산, 케라틴, 셀룰로오스, 피브로넥틴, 엘라스틴, 피브리노겐, 피브로모듈린, 라미닌, 테나신, 비트로넥틴, 알지네이트, 히알루론산, 실크 프로테인 및 그들의 유도체, 아가로스, 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone; PCL), 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터{polyortho ester; POE}, 플루로닉(pluronic) 127, 글리세린, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA} 및 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트{polyethylene glycol diacrylate; PEG-DA} 중 어느 하나 이상인 것이 특징이며, 상기 천연 고분자 또는 합성 고분자는 상기 용액 전체 중량 대비 1~10 wt%로 포함되는 것이 좋다. 이는 1 wt% 미만으로 함유될 경우에는 실크 피브로인 단독사용 대비 더 상승된 물리적 특성을 얻기 어려우며, 10 wt%를 초과하여 함유될 경우에는 그 농도가 너무 높아 투명성 등 실크 피브로인 단독 피름의 장점이 저하되는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.Examples of the natural polymer or synthetic polymer used herein include collagen, gelatin, chitin, chitosan, keratin, cellulose, fibronectin, elastin, fibrinogen, pibromodulin, laminin, tenacin, bitonectin, alginate , Polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), copolymers of polylactic acid and polyglycolic acid (PLGA), polycaprolactone (polycaprolactone), polylactic acid ; PCL), poly {poly (ethylene oxide) terephthalate-co-butylene terephthalate} (PEOT / PBT), polyphosphoester (PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride ; PA), polyortho ester {polyortho ester; POE}, pluronic 127, glycerin, poly (propylene fumarate) -diacrylate; PPF-DA} and polyethylene glycol diacrylate; PEG-DA}, and the natural polymer or synthetic polymer is contained in an amount of 1 to 10 wt% based on the total weight of the solution. If it is contained less than 1 wt%, it is difficult to obtain higher physical properties compared to the use of silk fibroin alone. If it exceeds 10 wt%, its concentration is too high, so that the merit of silk fibroin single film such as transparency is lowered This is because problems can arise.

이때, "투명", "투명성"이라는 용어는 완전한 투명 상태 외에도 막의 내부를 관찰할 수 있는 정도의 투명 상태를 포함하는 의미로 사용한다.
In this case, the terms "transparent" and "transparency" are used in a sense including a transparent state in which the inside of the film can be observed in addition to the completely transparent state.

2. 제 2단계; 실크 피브로인 필름 제조2. The second step; Manufacture of silk fibroin film

본 단계에서는 상기 용액을 원통에 담은 후, 이를 회전 건조시켜 판상의 형태를 갖는 실크 피브로인 필름을 제조한다. In this step, the solution is put in a cylinder, and then it is spin-dried to prepare a silk fibroin film having a plate shape.

설명하면, 상기 실크 피브로인을 포함하는 용액을 회전 건조시키기 위해, 우선 원통에 담는다. 이때, 원통의 지름 크기는 제작하고자 하는 필름의 두께에 따라 선택적으로 그 크기를 조절하며 이에 따라 하기 회전 건조 속도를 조절하여 필름을 제조한다. To explain, in order to spin-dry the solution containing the silk fibroin, it is first placed in a cylinder. At this time, the diameter of the cylinder is selectively adjusted according to the thickness of the film to be manufactured, and the film is manufactured by adjusting the rotational speed of rotation.

상기 실크 피브로인을 포함하는 용액과 회전건조시 적용되는 rpm의 비율은 1:50~500 정도 적용하는 것이 적합하다. 이는 용액 1ml를 기준으로 회전 속도가 50 rpm 미만일 경우 용액이 받는 원심력(F=mrw2/ m=용액의 질량, r=원통의 반지름, w=원통의 rpm)을 계산했을 때, 0,01N 미만의 힘이 적용되어 본 발명이 목적하는 필름을 만들기 위한 최소한의 힘에 미치지 못하게 되므로 필름 표면이 매끄럽지 못하고 거친 상태로 제작되게 될 우려가 있으며, 500rpm을 초과할 경우에는 필름두께 변화가 미비하기 때문이다. The ratio of the solution containing silk fibroin to rpm applied during spin drying is suitably about 1: 50 to 500. It is less than 0,01 N when the centrifugal force (F = mrw 2 / m = mass of solution, r = radius of cylinder, w = The force of the present invention does not reach the minimum force required to produce the desired film, so that the film surface may not be smooth and may be manufactured in a rough state. If the film thickness exceeds 500 rpm, the film thickness variation is insufficient .

본 발명의 일실시예에서는 내부지름 80mm, 외부지름 90mm, 높이 100mm인 것을 사용하며, 이에 따른 회전 건조조건은 상기 용액 5 ㎖당 500~1500 rpm으로 24~27℃온도하에서 2 ~ 3시간동안 이루어져, 제조되는 실크 피브로인 필름의 두께는 10㎛~90㎛로 제작된다. 다시 말해, 실크 피브로인의 농도 12wt% 포함되어 있을 경우 500rpm에서는 실크 피브로인 필름의 두께가 평균적으로 70~90㎛이며, 1000 rpm에서는 40~60㎛, 1500rpm에서는 10~30㎛로 제작됨을 확인하였다.In an embodiment of the present invention, an inner diameter of 80 mm, an outer diameter of 90 mm, and a height of 100 mm is used, and the spin drying is performed at a temperature of 24 to 27 ° C at 500 to 1500 rpm for 5 to 3 hours , And the thickness of the silk fibroin film to be produced is made to be 10 mu m to 90 mu m. In other words, when the concentration of silk fibroin was 12 wt%, it was confirmed that the average thickness of the silk fibroin film at 500 rpm was 70 to 90 탆, 40 to 60 탆 at 1000 rpm, and 10 to 30 탆 at 1500 rpm.

이와 같이, 본 발명은 상기 용액의 양, 원통크기, 회전수를 적절히 선택적으로 적용하여 단시간에 용이하게 다양한 필름 두께를 형성할 수 있음과 동시에 양 쪽 표면이 모두 매끄럽고 균일한 형태의 필름이 제작되어 기존의 필름 제작 방법의 한계점을 극복할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, a variety of film thicknesses can be easily formed in a short time by suitably selectively applying the amount of the solution, the size of the cylinder, and the number of revolutions, and a film of both smooth and uniform shapes is produced It is possible to overcome the limitations of the conventional film production method.

또한, 본 단계에서는 도 8에 나타나 있듯이, 상기 회전 건조 전에 상기 원통 내부에 패턴 또는 무늬를 각인 또는 삽입하여 패턴 또는 무늬가 프린팅 된 필름을 제조함으로써, 약물 전달 시스템 등으로도 응용 가능하다. 이때 무늬를 삽입하는 방법으로는 OHP 필름 등에 프린팅 하고자 하는 무늬를 새겨 원통 내부에 부착한 다음 상기 회전 건조 과정을 거친 후 필름막이 완전히 마른 다음 부착된 OHP필름을 제거하여 무늬와 패턴이 필름에 옮겨지도록 하는 방법을 적용한다.
In this step, as shown in FIG. 8, it is also applicable to a drug delivery system or the like by manufacturing a pattern or a pattern printed by inserting or inserting a pattern or a pattern into the inside of the cylinder before the rotary drying. In this case, as a method of inserting a pattern, a pattern to be printed on an OHP film or the like is inscribed on the inside of the cylinder, and after the rotational drying process, the film is completely dried and then the attached OHP film is removed so that the pattern and the pattern are transferred to the film .

이하에서는 실시예 및 실험예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예 및 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, these Examples and Experimental Examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of protection of the present invention.

<< 실시예Example 1> 본 발명의 회전 건조방식을 이용한  1 > using the spin drying method of the present invention 실크silk 피브로인fibroin 필름 제조 Film manufacturing

1) 실크 피브로인 용액 준비1) Preparation of silk fibroin solution

Bombyx mori의 누에고치를 0.02 M Na2CO3 수용액에서 60분 동안 100℃로 가열하고 증류수로 3회 반복 세척의 정련과정을 거쳐 세리신 단백질과 불순물 등을 제거하여 순수한 실크 피브로인을 얻었다. 정련된 실크 피브로인은 CaCl2 : H2O : EtOH = 1 : 8 : 2 mol 비의 혼합용매에 90℃에서 2시간 동안 용해시킨 다음 증류수에서 72시간 동안 투석하였고, 6 w/w%의 순수한 실크 피브로인 용액 (SF)을 제작하였다. 실크 피브로인의 다양한 농도를 위해 Polyethylene glycol (PEG)을 이용하여 농축하였다. 제조된 실크 피브로인 용액은 각각 8 wt%, 10 wt%, 12 wt%였다.
A cocoon of Bombyx mori 0.02 M Na 2 heated to 100 ℃ for 60 minutes in a CO 3 solution, and after the refining process of washing three times with distilled water to remove impurities and the like sericin proteins to give pure silk fibroin. The refined silk fibroin was dissolved in a mixed solvent of CaCl 2 : H 2 O: EtOH = 1: 8: 2 molar ratio at 90 ° C. for 2 hours and then distilled in distilled water for 72 hours, and 6 w / Fibroin solution (SF) was prepared. It was concentrated using polyethylene glycol (PEG) for various concentrations of silk fibroin. The prepared silk fibroin solutions were 8 wt%, 10 wt% and 12 wt%, respectively.

2) 실크 피브로인 필름 제조2) Manufacture of silk fibroin film

도 1에 도시된 바와 같이, 실크 피브로인 필름은 다음과 같이 제작한다.As shown in Fig. 1, a silk fibroin film is produced as follows.

즉, 내부지름 80mm, 외부지름 90mm, 높이 100mm의 알루미늄 원통에 실크 피브로인 용액과 rpm 비율 1 : 200 기준으로 실크피브로인 용액 5 mL에 1000 rpm으로 평균온도 26°C에 실내에서 2 ~ 3시간 회전 건조 시켜 실크 피브로인 필름을 제작하였다.
That is, a silk fibroin solution of 80 mm in inner diameter, 90 mm in outer diameter and 100 mm in height, and 5 mL of silk fibroin solution at an rpm ratio of 1: 200 were dried at 1000 rpm at 26 ° C for 2 to 3 hours To prepare a silk fibroin film.

<비교예 1> 캐스팅 건조방법에 의해 제조된 실크 막&Lt; Comparative Example 1 > Silk film prepared by the casting drying method

기존의 건조 캐스팅 방법으로 제작된 실크 피브로인 막을 이용하였다. 제작 방법은 90 × 15 mm 페트리디쉬에 5mL의 실크 피브로인 용액을 넣고 한쪽은 평균온도 26℃에 실내에서 48시간 동안 건조하여 평균 두께 40-60㎛의 필름을 제작하였다. 이렇게 완성된 실크 피브로인 필름은 65℃에서 15분간 수화시켜 결정화하여 본 발명의 대조군으로 사용하였다.
A silk fibroin film prepared by a conventional dry casting method was used. In the preparation method, 5 mL of silk fibroin solution was put in a 90 × 15 mm Petri dish, and one side was dried in an indoor temperature of 26 ° C. for 48 hours to prepare a film having an average thickness of 40-60 μm. The thus-finished silk fibroin film was hydrated at 65 DEG C for 15 minutes to be crystallized and used as a control of the present invention.

<< 실험예Experimental Example 1> 글씨 선명도 확인( 1> Check the sharpness of the letter TransparencyTransparency ofof silksilk fibroinfibroin filmfilm ))

1. 실험방법 1. Experimental Method

캐스팅 건조 방법과 회전 건조 방법으로 제작된 두 가지 타입 필름의 투명도를 측정하였다. 실험 방법으로는 글씨가 적힌 바닥과 필름 간 거리를 1 cm로 유지하고, 글씨의 선명도를 확인하였다.
The transparency of the two types of films prepared by the casting drying method and the rotary drying method was measured. As the experimental method, the distance between the bottom and the film was 1 cm and the sharpness of the text was confirmed.

2. 실험결과2. Experimental results

도 2에 나타나 있듯이, 캐스팅 건조 방법과 회전 건조 방식으로 제작된 실크 피브로인 필름의 투명도를 확인하기 위해 글씨가 쓰여진 바닥으로부터 1 cm 떨어진 높이에서 글씨가 보이는 정도를 확인하였다. As shown in FIG. 2, in order to confirm the transparency of the silk fibroin film produced by the casting drying method and the rotary drying method, the degree of the text was observed at a height of 1 cm from the bottom of the written text.

투명도 측정에 사용된 필름은 12% 실크 피브로인을 이용하여 제작된 필름이며, 두 군 모두 두께가 90 ㎛로 제작 방법 이외의 조건은 동일하게 제작하였다. 기존의 필름 제작 방법인 캐스팅 건조 방법으로 제작된 필름 (B,D)는 회전 건조 방식으로 제작된 필름 (A,C)에 비해 투명도가 현저히 떨어지는 것을 관찰할 수 있었다. The film used for the transparency measurement was a film made using 12% silk fibroin. Both of the films were formed to have the same thickness except that the thickness was 90 μm. It was observed that the films (B and D) prepared by the casting drying method, which is a conventional film making method, have significantly lower transparency than the films (A and C) produced by the spin drying method.

또한, 캐스팅 건조 방법으로 제작된 필름 (B,D)는 실크 피브로인 필름이 위치한 부분이 전체적으로 혼탁하며 검정색의 글씨의 선명도 역시 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 반면에 회전 건조 방식으로 제작된 실크 피브로인 필름 (A,C)는 캐스팅 건조 방법으로 제작된 필름 (B,D)에 비해 월등히 투명하고, 선명한 글씨 색을 보여주었다.In addition, the film (B, D) produced by the casting drying method showed that the portion where the silk fibroin film was located was totally turbid and the sharpness of the black letter was also decreased. On the other hand, the spinning dry silk fibroin films (A and C) were much more transparent than the films (B and D) produced by the casting drying method and showed a clear lettering color.

이러한 결과는 각 필름 표면의 거친 정도나 굴곡에 따라 빛이 굴절하는 정도가 다르기 때문이라고 추측되어진다. 따라서, 캐스팅 건조 방식보다 회전 건조 방식으로 제작된 실크 피브로인 필름이 매끄러운 표면과 높은 투명도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
This result is presumed to be due to the degree of refraction of light depending on the degree of roughness or curvature of each film surface. Therefore, it was found that the silk fibroin film produced by the rotary drying method exhibited a smooth surface and high transparency than the casting drying method.

<< 실험예Experimental Example 2> 강도 확인( 2> Check strength ( TensileTensile strengthstrength ))

1. 실험방법1. Experimental Method

실크 피브로인 용액을 이용하여 캐스팅 건조 방법과 회전 건조방법으로 필름을 제작하였으며, 각 필름의 인장 강도 및 변화를 비교 측정하기 위해 인장강도기(QM100S, Qmesys, Korea)를 사용하였다. 시편 크기는 각 시료의 두께별로 폭 2.6 mm, 제한하중 50 Kgf, 제한변위 40 mm으로 평균화하였다. 평균화 된 실크 피브로인 막을 각각 인장강도기에 장착한 다음 인장력을 측정하였다. 인장실험은 각 샘플당 시험편 20개를 사용하여 측정하고 얻어진 값을 통계처리 하였다.
The films were fabricated by casting drying method and spin drying method using silk fibroin solution. Tensile strength (QM100S, Qmesys, Korea) was used for comparative measurement of tensile strength and change of each film. The specimen size was averaged 2.6 mm wide, 50 Kgf, and 40 mm for each specimen thickness. The averaged silk fibroin film was attached to each tensile strength machine and tension was measured. Tensile tests were carried out using 20 specimens per sample and statistical results were obtained.

2. 실험결과2. Experimental results

도 3은 본 발명에서 개발한 회전 건조식 방법을 통한 실크 피브로인 필름의 인장 강도를 나타낸 도표이다. 각각의 도표는 실크 피브로인 용액의 농도에 따라 제작된 필름의 인장강도 (A)와 실크 피브로인 필름 두께에 따른 인장강도 (B), 회전 건조식 방법을 통한 실크 피브로인 필름과 기존의 캐스팅 건조 방법으로 제작된 실크 피브로인 필름의 인장강도를 측정하여 비교 (C) 한 결과이다.3 is a graph showing the tensile strength of the silk fibroin film through the rotary drying method developed in the present invention. Each chart shows the tensile strength (A) of the film produced according to the concentration of the silk fibroin solution, the tensile strength (B) according to the thickness of the silk fibroin film, the silk fibroin film through the rotary drying method and the conventional casting drying method (C) by measuring the tensile strength of the resulting silk fibroin film.

농도에 따른 실크 피브로인 필름은 모두 회전 건조식 방법을 통해 제작하였고, 평균 두께 40~60㎛를 사용하여 인장강도를 측정하였다. 8 wt% 실크 피브로인 용액을 이용하여 제작된 필름의 인장강도는 평균 52.73 ± 10.61 MPa이며, 약1.7 %의 연신율을 보여주었다. 또한 10 wt%와 12 wt% 용액을 이용하여 제작한 필름의 인장강도는 각각 63.74 ± 13.39 MPa, 76.00 ± 1.38 MPa의 값이 측정되었으며, 연신율은 2.2 %와 2.3 %를 보여주었다. The silk fibroin films were prepared by rotary dry process and the tensile strength was measured using an average thickness of 40 ~ 60 ㎛. The tensile strength of the films prepared with 8 wt% silk fibroin solution was 52.73 ± 10.61 MPa on average and showed elongation of about 1.7%. The tensile strengths of films prepared with 10 wt% and 12 wt% solutions were 63.74 ± 13.39 MPa and 76.00 ± 1.38 MPa, respectively, and elongation rates were 2.2% and 2.3%, respectively.

이러한 결과를 보아 실크 피브로인의 농도가 높아짐에 따라 인장강도가 증가함을 알 수 있었다. These results indicate that tensile strength increases with increasing silk fibroin concentration.

(A)의 결과를 바탕으로 하여 가장 높은 인장강도를 나타낸 12 % 실크 피브로인 용액을 이용해 평균 10-30 ㎛ (a), 40-60 ㎛ (b), 70-90 ㎛ (c)의 두께가 다른 3 종류의 필름을 제작하여 인장강도를 측정하였다 (도 3B). (a)의 평균 인장강도는 34.73 ± 11.29 MPa이며 (b)는 42.64 ± 6.04 MPa로 두께가 증가함에 따라 인장강도가 증가하는 양상을 보여주었다. 하지만 가장 두꺼운 필름(c)의 인장강도는 평균 35.15 ± 11.49 MPa로 (b) 보다 낮은 인장강도를 보여주었다. (A), 40-60 ㎛ (b), and 70-90 ㎛ (c), respectively, using a 12% silk fibroin solution with the highest tensile strength, Three kinds of films were produced and tensile strength was measured (Fig. 3B). The average tensile strength of (a) was 34.73 ± 11.29 MPa and (b) was 42.64 ± 6.04 MPa. As the thickness increased, tensile strength increased. However, the tensile strength of the thickest film (c) averaged 35.15 ± 11.49 MPa, showing a lower tensile strength than (b).

이러한 결과는 70 ㎛이상의 두께는 실크 피브로인 필름의 특성 중 하나인 탄성 저하(brittle) 현상이 일어나기 때문에 인장강도가 낮아지는 것으로 사료된다. These results suggest that the thickness of 70 ㎛ or more causes a brittle phenomenon, which is one of the characteristics of silk fibroin film, resulting in lower tensile strength.

위의 결과를 토대로 가장 높은 인장강도를 나타낸 12 % 실크 피브로인 용액을 이용하여 회전 건조 방식과 캐스팅 건조 방식을 통해 두께 40-60 ㎛의 필름을 제작하였다. 각각의 필름을 인장강도 측정해 본 결과 캐스팅 건조된 필름은 평균 17.35 ± 1.85 MPa였으며 회전 건조 방식으로 제작된 필름의 경우 21.29 ± 3.24 MPa로 보다 높은 인장강도를 보여준 반면, 연신율은 회전 건조 시킨 필름 (1.6 %) 보다 캐스팅 건조 필름의 연신율이 2.1 %로 0.5 % 더 높게 측정되었다.Based on the above results, a film with a thickness of 40-60 ㎛ was produced by spin drying and casting drying method using 12% silk fibroin solution with the highest tensile strength. The tensile strength of each film was found to be 17.35 ± 1.85 MPa on casting and 21.29 ± 3.24 MPa on spinning dried film, 1.6%), the elongation of the cast film was measured to be 0.5% higher at 2.1%.

즉, 회전 건조 방식은 기존의 캐스팅 건조 방식보다 약 4 MPa 정도 강한 힘을 견딜 수 있는 반면에 캐스팅 건조 필름은 인장강도가 낮은 반면 보다 좋은 연신율을 보여주었다.
That is, the spin drying method can withstand a force as high as about 4 MPa than the conventional casting drying method, while the casting drying film has a lower tensile strength and a better elongation.

<< 실험예Experimental Example 3>  3> 실크막의Silk membrane 단면 관찰( Cross section observation ( ScanningScanning ElectronElectron Microscope( Microscope ( SEMSEM ))

1. 실험방법1. Experimental Method

캐스팅 건조 방법과 회전 건조 방법으로 만들어진 실크 피브로인 필름의 표면을 비교하기 위하여 각 필름을 결정화 시킨 후 절단하여 Au-Pd로 코팅 후 주사전자현미경(RUPRA55V VP-FESEM, Carl Zeiss, Germany)으로 그 단면을 관찰하였다. 주사전자현미경 관찰은 기초과학연구원(춘천)에서 이루어졌다.
In order to compare the surface of the silk fibroin film made by the casting drying method and the spin drying method, each film was crystallized and then cut and coated with Au-Pd, and the cross section was observed with a scanning electron microscope (RUPRA55V VP-FESEM, Carl Zeiss, Germany) Respectively. Scanning electron microscopy was performed at the Basic Science Research Institute (Chuncheon).

2. 실험결과 2. Experimental results

도 4에 나타나 있듯이, 본 발명에서 개발된 회전 건조 방법과 기존의 캐스팅 건조 방법을 통해 제작된 실크 피브로인 필름의 표면을 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 회전 건조 방법과 캐스팅 건조 방법에 사용된 실크 피브로인 용액의 농도는 위의 결과를 바탕으로 가장 높은 인장강도를 보여준 12 %의 실크 피브로인 용액을 사용하여 각각의 필름을 제작하였고, 평균 두께 40~60㎛의 필름의 절단부위를 통해 표면을 관찰하였다. SEM 이미지를 살펴보면, 기존의 캐스팅 건조 방법의 실크 피브로인 필름 (B)은 거칠기가 거칠고 울퉁불퉁한 표면을 나타내는 반면에 본 발명에서 개발한 회전 건조 방법을 이용하여 제작한 실크 피브로인 필름 (A)은 굴곡이 없는 평평하고 균일한 표면을 나타냄을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 4, the surface of the silk fibroin film produced through the spin drying method developed in the present invention and the conventional casting drying method was observed through a scanning electron microscope. The concentration of the silk fibroin solution used in the rotary drying method and the casting drying method was 12% based on the above results, and each film was made using a silk fibroin solution having the highest tensile strength. The average thickness of the film was 40 to 60 μm The surface of the film was observed through the cut portion of the film. The SEM image shows that the silk fibroin film (B) of the conventional casting drying method exhibits a rough rough surface and a rough surface, whereas the silk fibroin film (A) And a flat, uniform surface without any visible light.

따라서 회전하는 원통 내 원심력이 평평하고 균일한 표면의 대칭성을 갖게 하는 것을 확인 할 수 있었다.
Therefore, it was confirmed that the rotating centrifugal force in the cylinder is flat and has a uniform surface symmetry.

<< 실험예Experimental Example 4>  4> 실크silk 막의 표면 거칠기 확인( Check the surface roughness of the membrane ( AtomicAtomic ForceForce MicroscopyMicroscopy ; ; AFMAFM ))

1. 실험방법1. Experimental Method

실크 피브로인 필름 표면에 거칠기를 비교 분석하기 위해 원자현미경(MultiMode 8, Bruker, Santa Barbara CA USA)를 이용하였다. 캐스팅 방법과 회전 건조 방법으로 제작된 각각의 필름 두께는 50 ㎛이며, 실크 피브로인 용액의 농도는 12%로 고정하였다. 시료의 크기는 3 mm × 10 mm으로 준비하여 촬영하였다.
An atomic force microscope (MultiMode 8, Bruker, Santa Barbara CA USA) was used to compare the roughness of the silk fibroin film surface. The thickness of each film prepared by the casting method and rotary drying method was 50 μm, and the concentration of the silk fibroin solution was fixed to 12%. The size of the sample was prepared as 3 mm × 10 mm.

2. 실험결과2. Experimental results

도 5는 캐스팅 건조 방법과 회전 건조 방법을 통해 실크 피브로인 필름을 제작하고, 제작 방법에 따른 각각의 필름 표면 (5 × 5 ㎛²)을 원자력 현미경으로 관찰한 결과이다. (A)는 회전 건조 방법을 통해 제작된 실크 피브로인 필름이며 (B)는 기존의 필름 제작 방법인 캐스팅 건조를 통해 제작된 실크 피브로인 필름의 원자력 현미경 사진이다. 각 필름의 두께는 50 ㎛ 로 고정하였으며, z 값은 100 ㎛로 설정하였다. Fig. 5 shows the result of producing a silk fibroin film by a casting drying method and a rotary drying method, and observing each film surface (5 x 5 mu m &lt; 2 &gt;) according to the production method with an atomic force microscope. (A) is a silk fibroin film produced by spin drying and (B) is an atomic force microscope photograph of a silk fibroin film produced by casting drying, which is a conventional film making method. The thickness of each film was fixed at 50 탆, and the z value was set at 100 탆.

(A)의 경우 산술평균조도 (Ra)가 2.42 nm이며 최대 높이 (Rmax)는 74.7 nm인 반면에, (B)의 산술평균조도 값은 7.35 nm로 (A)에 비해 4.93 nm 정도 높은 수치를 보여주었다. 뿐만 아니라 최대높이 역시 104 nm로 74.7 nm인 (A) 보다 높음을 확인할 수 있었다. (A), the arithmetic mean roughness (Ra) is 2.42 nm and the maximum height (Rmax) is 74.7 nm, while the arithmetic average roughness value of (B) is 7.35 nm, which is 4.93 nm higher than (A) . In addition, the maximum height was also 104 nm, which was higher than that of 74.7 nm (A).

이러한 결과는 기존의 캐스팅 건조 방법보다 회전 건조식 방법에 의해 제작된 실크 피브로인 필름의 표면이 보다 매끄러우며 균일한 형태를 보여준다. (A)의 경우 산술평균조도가 2.42 nm이며 그래프상 거친 정도가 거의 나타나지 않았음에도 불구하고 최대 높이가 74.7 nm로 높게 측정되었는데, 이는 시료 준비 과정 중 포셉 사용 등 외부 자극에 의한 긁힘이나 먼지 등에 의한 것으로 사료되어진다.
These results show that the surface of the silk fibroin film produced by the rotary drying method is smoother and more uniform than the conventional casting drying method. (A), the arithmetic average roughness was 2.42 nm, and the maximum height was measured as high as 74.7 nm even though the roughness of the graph was almost not shown. This is due to scratches and dust caused by external stimuli such as forceps .

<< 실험예Experimental Example 5> 세포 친화성 및 부착도 및  5> cell affinity and adherence and 배양정도Degree of culture 확인 ( Confirm ( CellCell proliferationproliferation ))

1. 실험방법1. Experimental Method

각 실크 피브로인 필름을 직경 8 mm의 biopsy punch 사용하여 원형으로 만든 후 48 well Cell Culture Plate 에서 293T GARTP 세포를 파종하여 1, 3, 7일 동안 배양하였다. 배양 1, 3, 7일 후 실크 피브로인 필름의 세포 친화성과 부착도 및 배양 정도를 알아보기 위해 CCK-8 assay를 시행하였고, 육안적 관찰을 위해 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)를 이용해 세포를 염색하였고, 형광현미경 (Imager. M2. Zeiss, USA)을 통해 관찰하였다.
Each silk fibroin film was circularized using a biopsy punch of 8 mm in diameter, and 293T GARTP cells were seeded in 48 well Cell Culture Plate and cultured for 1, 3, and 7 days. 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) was used for gross observation, and CCK-8 assay was performed to observe the cell affinity, adhesion and culture of silk fibroin film after 1, The cells were stained using a fluorescence microscope (Imager, M2, Zeiss, USA).

2. 실험결과2. Experimental results

도 6과 도 7은 회전 건조와 일반 건조 방법으로 만들어진 필름에 293T GARTP 세포를 파종한 후 7일간 배양하여 세포 친화도 및 증식을 확인한 결과이다. 세포파종에 사용된 각 시료는 12wt% 실크 피브로인 용액을 사용하여 제작된 필름이며, 평균 두께 50~60㎛를 사용하였다. DAPI 염색법을 통해 세포의 핵을 염색한 후, 형광현미경으로 관찰하였다.FIGS. 6 and 7 show the result of confirming cell affinity and proliferation by seeding 293T GARTP cells on a film made by rotary drying and general drying method, and culturing for 7 days. Each sample used for cell seeding was a film made with a 12 wt% silk fibroin solution and an average thickness of 50 to 60 탆 was used. The nuclei of the cells were stained with DAPI staining and then observed with a fluorescence microscope.

도 6의 결과 회전 건조 방법과 캐스팅 건조 방법으로 제작된 필름에 파종된 세포의 수는 시간이 지남에 따라 점차 증가하는 양상을 보였다.As a result, the number of cells seeded on the film produced by the spin drying method and the casting drying method gradually increased with time.

도 7의 (A-C)는 회전 건조법에 따라 제작된 필름에 세포를 파종한 것이고, (D-F)는 캐스팅 건조법에 따라 제작된 필름에 세포를 파종한 것이다.FIG. 7 (A-C) shows the cells seeded on the film produced by the spin drying method, and (D-F) shows the cells seeded on the film produced by the casting drying method.

두 군 모두 세포가 부착되어 증식하고 있는 것을 확인할 수 있었지만, 세포 파종 1일차에서 회전 건조법에 따라 제작된 필름(A)이 캐스팅 건조법에 의해 제족된 필름(D)보다 더 많은 세포가 관찰되었고, 시간이 지남에 따라 세포의 증식이 눈에 띄게 증가됨을 관찰 할 수 있었다. 이러한 결과는 캐스팅 건조 방법으로 제작된 필름 (D-F)의 표면이 회전 건조 방법으로 제작된 필름 (A-C)에 비해 표면의 거칠기가 더 거칠고, 굴곡이 있음에 따라 부착되는 세포의 형태도 그 표면을 따라 자라기에 세포가 동일 높이에 존재하는 것이 아니라 굴곡을 나타내기 때문에 모양은 일정하게 원형을 띄는 것에 비해 (D-F)에 파종된 세포의 핵은 퍼져있거나 선형으로 위치한 비정형적인 형태를 관찰할 수 있었다. In both groups, it was confirmed that the cells adhered and proliferated. However, in the first day of cell seeding, more cells were observed than the film (D) obtained by the casting drying method in the film (A) It was observed that the proliferation of the cells was markedly increased with the passage of time. These results show that the roughness of the surface of the film (DF) produced by the casting drying method is rougher than that of the film (AC) produced by the spin drying method, and the shape of the attached cell As the cells grow at the same height, they show curvature, so they can observe atypical morphology in which the nucleus of the sown seeds (DF) is spread or linear in shape, while the shape is constantly circular.

이러한 결과는 캐스팅 건조 방법으로 제작된 필름 (D-F)의 표면이 회전 건조 방법으로 제작된 필름 (A-C)에 비해 표면의 거칠기가 더 거칠고, 굴곡이 있음에 따라 부착되는 세포의 형태도 그 표면을 따라 자라기에 세포가 동일 높이에 존재하는 것이 아니라 굴곡을 나타내기 때문에 핵의 모양이 비정형적으로 관찰되었으며, 매끄러운 표면을 가지는 (A-C)군에 부착된 세포는 모두 균일한 높이에 존재하기 때문에 선명하고 일정한 핵 모양이 관찰되는 것으로 사료되어진다.
These results show that the roughness of the surface of the film (DF) produced by the casting drying method is rougher than that of the film (AC) produced by the spin drying method, and the shape of the attached cell Since the cells are not at the same height but grow at the same height, the shape of the nucleus is observed irregularly. All the cells attached to the (AC) group with a smooth surface are present at a uniform height, Nuclear morphology is considered to be observed.

이상 상기와 같이, 본 발명은 실크 피브로인을 이용하여 표면이 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 제작하고자 개발한 방법으로, 기존 실크 피브로인을 이용하여 캐스팅 건조하여 얻은 필름의 단점을 극복하고자 한다. 다시말해, 기존 캐스팅 건조 방식으로는 mm 단위의 두꺼운 필름을 제작하지 못 할 뿐만아니라 양 쪽 표면이 매끄러운 필름 (또는 플레이트)을 제작하기 어려우며 필름 제작 (건조시간)이 오래 걸리는 단점이 있다. 하지만 본 연구에서 개발한 방법인 회전 건조 방식은 양 쪽 표면이 모두 매끄럽고 균일한 형태의 필름을 제작 할 수 있으며, 기존 캐스팅 건조 방법보다 빠른 시간에 필름을 제작 할 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 10㎛이하의 얇은 필름부터 mm 단위의 필름 (또는 플레이트)을 제작 할 수 있다. 따라서 기존의 필름 제작 방법의 한계점을 극복 할 수 있는 방법이 될 것이다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention has been developed to produce a film having smooth surface and uniform shape using silk fibroin. It is intended to overcome the disadvantage of the film obtained by casting using existing silk fibroin. In other words, conventional casting drying method not only can not produce a thick film in mm, but also has a disadvantage that it is difficult to produce a smooth film (or plate) on both sides and a long time for film making (drying time). However, the rotary drying method developed in this study has the advantage that the film can be produced in a faster time than the conventional casting drying method, since both surfaces can be made smooth and uniform. In addition, a film (or a plate) of mm unit can be manufactured from a thin film of 10 μm or less. Therefore, it will be a way to overcome the limitation of existing film production method.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예 및 실험예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예 및 실험예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. Examples and experiments may be implemented. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all differences within the scope of the claims are to be construed as being included in the present invention.

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 용액 전체 중량대비 1~25 wt%로 포함되는 실크 피브로인 및 용액 전체 중량 대비 1~10 wt%로 포함되는 천연 고분자 또는 합성 고분자를 포함하는 용액을 제조하는 제1단계 및,
상기 용액은 원통에 담은 후, 이를 5 ㎖당 500~1500 rpm으로 24~27 ℃에서 2 ~ 3시간동안 회전 건조시켜 판상의 형태를 갖도록 함과 동시에 10㎛~90㎛의 두께로 이루어지는 실크 피브로인 필름을 제조하는 제2단계를 포함하여,
매끄럽고 균일한 형태의 필름을 기존 캐스팅 건조 방법 대비 더 단축된 시간에 형성하도록 하는 것이 특징인,
회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법.
A first step of preparing a solution containing silk fibroin contained in an amount of 1 to 25 wt% based on the total weight of the solution and 1 to 10 wt% based on the total weight of the solution,
The solution is transferred into a cylinder, and then the solution is spin-dried at 500 to 1500 rpm at 24 to 27 ° C for 2 to 3 hours per 5 ml to have a plate shape, and a silk fibroin film having a thickness of 10 μm to 90 μm And a second step of producing a &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Characterized in that a smooth and uniform form of the film is formed in a shorter time than the conventional casting drying method,
(Method for manufacturing silk fibroin film using spin drying method).
제 7항에 있어서,
상기 제1단계에서 상기 천연 고분자 또는 합성 고분자의 종류는 콜라겐, 젤라틴, 키틴, 키토산, 케라틴, 셀룰로오스, 피브로넥틴, 엘라스틴, 피브리노겐, 피브로모듈린, 라미닌, 테나신, 비트로넥틴, 알지네이트, 히알루론산, 실크 프로테인 및 그들의 유도체, 아가로스, 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone; PCL), 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터{polyortho ester; POE}, 플루로닉(pluronic) 127, 글리세린, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA} 및 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트{polyethylene glycol diacrylate; PEG-DA} 중 어느 하나 이상인 것이 특징인,
회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the first step, the natural polymer or synthetic polymer may be selected from the group consisting of collagen, gelatin, chitin, chitosan, keratin, cellulose, fibronectin, elastin, fibrinogen, pibromodulin, laminin, tenacin, bitronectin, alginate, hyaluronic acid, Polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), copolymers of polylactic acid and polyglycolic acid (PLGA), polycaprolactone (PCL), polycaprolactone (PEOT / PBT), polyphosphoester (PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), poly (ethylene oxide) Polyortho ester &lt; / RTI &gt; POE}, pluronic 127, glycerin, poly (propylene fumarate) -diacrylate; PPF-DA} and polyethylene glycol diacrylate; PEG-DA}. &Lt; / RTI &gt;
(Method for manufacturing silk fibroin film using spin drying method).
삭제delete 제 7항에 있어서,
상기 제1단계에서 상기 용액은 누에고치로부터 분리해 낸 후 정련하여 얻은 실크 피브로인을 용해시킨 다음, 이를 투석하여 제조하는 것을 특징으로 하는,
회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the solution is prepared by dissolving the silk fibroin obtained by separating the solution from the cocoon, refining the solution, and then dialyzing the silk fibroin.
(Method for manufacturing silk fibroin film using spin drying method).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 7항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 회전 건조 전에 상기 원통 내부에 패턴 또는 무늬를 각인 또는 삽입하여 패턴 또는 무늬가 프린팅 된 필름을 제조하는 것이 특징인,
회전 건조 방법을 이용한 실크 피브로인 필름의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein a pattern or a pattern is printed by inscribing or inserting a pattern or a pattern into the cylinder before the rotary drying in the second step.
(Method for manufacturing silk fibroin film using spin drying method).
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