KR101722857B1 - Spontaneous Organization of Numerous-layer Generation by Electrospray - Google Patents

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KR101722857B1
KR101722857B1 KR1020150147073A KR20150147073A KR101722857B1 KR 101722857 B1 KR101722857 B1 KR 101722857B1 KR 1020150147073 A KR1020150147073 A KR 1020150147073A KR 20150147073 A KR20150147073 A KR 20150147073A KR 101722857 B1 KR101722857 B1 KR 101722857B1
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polymer
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장재형
이해신
진규형
신미경
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

Advanced technologies that can mimic hierarchical architectures found in nature can provide pivotal clues for elucidating numerous biological mechanisms. Herein, a novel technology, spontaneous organization of numerous-layer generation by electrospray (SpONGE), was developed to create self-assembled and multilayered fibrous structures. The simple inclusion of salts in a polymer solution prior to electrospraying was key to mediating the structural versatilities of the fibrous structures. The SpONGE matrix demonstrated great potential as a crucial building block capable of inducing sequential, localized drug delivery or orchestrating cellular distribution in vivo, and thus the scope of the use thereof may be expanded to cover a variety of biomedical applications.

Description

전기방사에 의한 자발적 다층구조 형성방법{Spontaneous Organization of Numerous-layer Generation by Electrospray}[0002] Spontaneous Organization of Numerous-layer Generation by Electrospray by Electrospinning [

본 발명은 전기방사에 의한 자발적 다층구조 형성(SpONGE) 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spontaneous multilayer structure formation (SpONGE) method by electrospinning.

층상 구조는 자연계에서 흔하게 볼 수 있다. 표피, 진피 및 피하층으로 구성되는 피부의 거시적 구조는 층상 구조의 대표적인 예이고, 인체의 눈, 심장 및 혈관과 같은 대부분의 기관은 다양한 기능성 층상 구조를 포함한다. 미생물의 외막, 곤충의 각피, 식물의 거친 표피에서 관측되는 바와 같이, 층상 구조는 일반적으로 다기능성을 나타낸다. 층상 구조는 생물 구조에서뿐만 아니라, 소비재에서도 발견된다. 소비재의 예는 액정 디스플레이 패널 및 태양 전지를 포함한다. 층상 구조에 의해 제공되는 대부분의 구별되는 이점은 각 층이 인접하는 층들의 기능과 협력하고 상호작용하는 다른 기능을 갖는다는 점이다.Layered structures are common in nature. The macroscopic structure of the skin, consisting of the epidermis, dermis and subcutaneous layer, is a representative example of layered structure, and most organs such as the eye, heart and blood vessels of the human body contain various functional layered structures. As observed in the outer membrane of microorganisms, in the bark of insects, and in the coarse epidermis of plants, the lamellar structure generally exhibits versatility. Layered structures are found not only in biological structures but also in consumer goods. Examples of consumer goods include liquid crystal display panels and solar cells. The most distinct advantage offered by layered structures is that each layer has other functions that cooperate and interact with the function of adjacent layers.

현재까지, 다층 구조를 제조하는데 개발된 기술의 범위는 제한적이다. 기존 방법은 수동으로 하나씩 각 층을 만들 수 있다. LbL(layer-by-layer) 증착으로 불리는, 고체 기판 상에 고분자 전해질의 조립은 널리 실시되었다. 약물 전달을 위해 소수성 및 친수성 약물을 함유하는 다층 마이크로캡슐, 그리고 백신, 효소 및 촉매가 로딩된 다기능성 층이 LbL 조립에 의해 제조되는 다층 구조의 예이다. 스핀 코팅은 다층 구조를 제조하는 또 다른 방법이다. 특히, 이 기술은 반도체 제조에 사용되었다. 최근에, 생물 구조를 모방하는 계층 구조의 제조가 다층 스핀 코팅 방법에 이은 리소그래피의 사용을 수반하였다. 연구자들에 의해 개발된 비-자발적 공정과 달리, 자연에서는, 구별되는 기능들을 갖는 세포가 공간적으로 분포하고 다양한 세포외 기질(ECM)을 분비하는데, 이들은 다층 구조를 자발적으로 형성하기 위해 자기-조립된다. 자연에서 발견되는 층상 구조의 자발적 형성과는 달리, 인간이 만든 방법은 각 층에 대해 반복적 공정에 기반한 구조의 제조를 필요로 한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
1. 대한민국 특허 등록 제10-1479755호
To date, the range of techniques developed for the fabrication of multilayer structures is limited. Conventional methods can manually create each layer one by one. Assembly of a polymer electrolyte on a solid substrate, called layer-by-layer deposition, has been widely practiced. Multilayer microcapsules containing hydrophobic and hydrophilic drugs for drug delivery, and multi-layer structures in which the vaccine, enzyme and catalyst loaded multifunctional layers are prepared by LbL assembly. Spin coating is another method of producing a multi-layer structure. In particular, this technology has been used in semiconductor manufacturing. Recently, the fabrication of a hierarchical structure that mimics a biostructure has involved the use of multilayer spin-coating followed by lithography. Unlike non-spontaneous processes developed by researchers, in nature, cells with distinct functions are spatially distributed and secrete a variety of extracellular matrix (ECM), which are self-assembled to spontaneously form multilayer structures do. Unlike spontaneous formation of stratified structures found in nature, man-made methods require the fabrication of structures based on iterative processes for each layer.
[Prior Art Literature]
[Patent Literature]
1. Korean Patent Registration No. 10-1479755

본 발명의 목적은 자발적 다층구조 형성방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for forming a spontaneous multilayer structure.

본 발명의 다른 목적은 다층구조물 및 이를 이용한 약물전달시스템, 피부용 패치, 조직공학용 스캐폴드를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a multi-layer structure and a drug delivery system using the same, a skin patch, and a scaffold for tissue engineering.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 용매에 고분자가 용해된 고분자 용액 및 이온성 염을 혼합하는 단계; 및 노즐에서 컬렉터를 향해 제트 흐름이 형성되도록, 고분자 용액과 이온성 염의 혼합물을 전기방사함으로써, 섬유로 구성되고 복수 층으로 이루어지며 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조를 자발적으로 형성하는 단계를 포함하는 자발적 다층구조 형성방법을 제공한다.In order to accomplish the above-mentioned object, the present invention provides a method for producing a polymer electrolyte membrane, comprising: mixing a solution of a polymer dissolved in a solvent and an ionic salt; And a step of spontaneously forming a multilayer structure composed of fibers and composed of a plurality of layers and including interspace between the layers by electrospinning a mixture of the polymer solution and the ionic salt so as to form a jet flow from the nozzle to the collector The method comprising the steps of:

본 발명에서 이온성 염은 전기방사 시 형성되는 섬유에 남아있는 용매와 주변 제트의 높은 전자 밀도 및 정전기적 척력을 유도하며, 이 정전기적 척력에 의해 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조를 자발적으로 형성할 수 있다.In the present invention, the ionic salt induces high electron density and electrostatic repulsion of the solvent remaining in the fibers formed in the electrospinning and peripheral jets, and by this electrostatic repulsion, the multi-layer structure including interspace between the respective layers is spontaneously .

본 발명에서 고분자는 폴리카프로락톤, 폴리(락티드-코-글리콜리드), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리카보네이트, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(우레탄), 폴리에틸렌이민, 폴리(비닐알코올), 젤라틴, 키토산, 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산, 피브리노겐 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the polymer may be selected from the group consisting of polycaprolactone, poly (lactide-co-glycolide), poly (vinylpyrrolidone), polycarbonate, poly (ethylene glycol), poly (urethane), polyethyleneimine, , Gelatin, chitosan, collagen, elastin, hyaluronic acid, and fibrinogen.

본 발명에서 이온성 염은 FeCl3, VCl5, NiCl2, CoCl2, MnCl2, CuCl2, ZnCl2, FeF3, VF5, NiF2, CoF2, MnF2, CuF2, ZnF2, FeBr3, VBr5, NiBr2, CoBr2, MnBr2, CuBr2, ZnBr2, FeI3, VI5, NiI2, CoI2, MnI2, ZnI2, NaIO4, KIO4, LiIO4, HIO4, LiClO4, NaClO4, KClO4, HClO4, LiBrO4, NaBrO4, KBrO4, HBrO4, 에틸아민 염산염, 도파민, 도파민 염산염, 노르에피네프린, 노르에피네프린 염산염, 트리아민 염산염 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the ionic salt is selected from the group consisting of FeCl 3 , VCl 5 , NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , CuCl 2 , ZnCl 2 , FeF 3 , VF 5 , NiF 2 , CoF 2 , MnF 2 , CuF 2 , ZnF 2 , FeBr 3 , VIr 5 , NiBr 2 , CoBr 2 , MnBr 2 , CuBr 2 , ZnBr 2 , FeI 3 , VI 5 , NiI 2 , CoI 2 , MnI 2 , ZnI 2 , NaIO 4 , KIO 4 , LiIO 4 , HIO 4 , At least one selected from the group consisting of LiClO 4 , NaClO 4 , KClO 4 , HClO 4 , LiBrO 4 , NaBrO 4 , KBrO 4 , HBrO 4 , ethylamine hydrochloride, dopamine, dopamine hydrochloride, norepinephrine, norepinephrine hydrochloride, have.

본 발명에서 고분자 용액 및 이온성 염을 혼합한 후 전기전도도를 측정한 값은 30 내지 1000 uS/㎝일 수 있다.In the present invention, the electric conductivity measured after mixing the polymer solution and the ionic salt may be 30 to 1000 uS / cm.

본 발명에서 전기방사는 한번에 연속적으로 이루어질 수 있다.In the present invention, electrospinning can be carried out continuously at a time.

본 발명에 따른 방법은 이온성 염을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The process according to the present invention may further comprise the step of removing the ionic salt.

본 발명에서 컬렉터와 노즐 사이에서 측정된 전류는 0.001 내지 0.1 mA일 수 있다.In the present invention, the current measured between the collector and the nozzle may be 0.001 to 0.1 mA.

본 발명에서 섬유의 직경은 0.1 내지 0.7 ㎛일 수 있다.In the present invention, the diameter of the fiber may be 0.1 to 0.7 mu m.

본 발명에서 다층구조는 개별 층으로 분리 가능하다.In the present invention, the multilayer structure is separable into individual layers.

본 발명에서 다층구조의 비체적은 100 내지 1000 ㎤/g일 수 있다.In the present invention, the volume ratio of the multi-layer structure may be 100 to 1000 cm < 3 > / g.

본 발명에서 다층구조의 접촉각은 30° 이하일 수 있다.In the present invention, the contact angle of the multilayer structure may be 30 DEG or less.

본 발명에서 다층구조의 약물 결합효율은 50% 이상일 수 있다.In the present invention, the drug binding efficiency of the multi-layer structure can be 50% or more.

또한, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조되고, 섬유로 구성되며, 다층구조로 이루어지고, 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조물을 제공한다.Further, the present invention provides a multi-layered structure made of the above-described method, which is made of fibers, and which has a multi-layer structure and includes interspace between the respective layers.

또한, 본 발명은 상술한 다층구조물; 및 약물을 포함하는 약물전달시스템을 제공한다.The present invention also relates to a multilayer structure as described above; And a drug delivery system.

본 발명에 따른 약물전달시스템에서 복수의 약물이 각기 다른 층에 포함되고, 순차적으로 방출될 수 있다.In the drug delivery system according to the present invention, a plurality of drugs may be contained in different layers and sequentially discharged.

또한, 본 발명은 상술한 다층구조물; 및 약물, 단백질, 유전자, 세포 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 피부용 패치를 제공한다.The present invention also relates to a multilayer structure as described above; And a skin patch comprising at least one selected from a drug, a protein, a gene, and a cell.

또한, 본 발명은 이온성 염이 제거된 다층구조물; 및 약물, 단백질, 유전자, 세포 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 조직공학용 스캐폴드를 제공한다.The present invention also relates to a multi-layered structure from which an ionic salt has been removed; And a scaffold for tissue engineering comprising at least one selected from drugs, proteins, genes, and cells.

본 발명의 다층형 나노섬유는 기존 나노섬유에 비해 증가된 부피를 가지며, 층 사이의 공간으로의 세포 침투를 기대할 수 있으므로, 삼차원 스캐폴드의 제작에 이용될 수 있다. 또한, 친수성질과 층이 나눠지는 성질을 이용하여 맞춤형 약물 전달 시스템에 이용될 수 있다. 본 발명은 기존에 없었던 새로운 방법으로 다층형 구조를 쉽게 만들 수 있고, 여러 종류의 고분자에 적용이 가능하므로, 전기방사가 이용되는 다양한 분야에서 이 구조를 활용한 적용 가능성을 넓힐 수 있다.The multi-layered nanofibers of the present invention have an increased volume compared to conventional nanofibers and can be used for the fabrication of a three-dimensional scaffold since cell penetration into a space between layers can be expected. In addition, it can be used in customized drug delivery systems using hydrophilic properties and layered properties. The present invention can easily form a multi-layered structure by a new method that has not been available in the past and can be applied to various kinds of polymers, so that it is possible to broaden the applicability of this structure in various fields where electrospinning is used.

도 1은 본 발명에 따른 전기방사에 의한 자발적 다층구조 형성(SpONGE) 공정을 나타낸 것이다.
도 2는 SpONGE 매트릭스의 형성을 나타낸 것으로, (A)는 sPCL 및 SpONGE의 디지털 및 단면 SEM 이미지, (B)는 고분자 용액의 전기전도도, (C)는 SpONGE 매트릭스를 형성하기 위해 제안된 작업 공정, (D)는 각 층 사이의 사이공간, (E)는 수동 조작에 의해 다수의 균일한 섬유 매트를 형성하는 SpONGE의 능력을 나타낸 것이며, 스케일 바는 10 ㎛(디지털 이미지) 및 100 ㎛(SEM)를 나타낸다.
도 3은 약물 담체로서 사용되는 SpONGE 매트릭스의 능력을 나타낸 것으로, (A)는 수용성 생체분자를 이용한 SpONGE 매트릭스의 빠른 습윤화, (B)는 SpONGE 매트릭스 상에 lgG-FITC 분자의 빠르고 완전한 흡수의 시각화, (C)는 서로 다른 시간에서 sPCL(빈 점/사각형) 및 SpONGE 시스템(채워진 점/사각형)으로부터 방출된 lgG-FITC(적색 점) 또는 BSA-FITC(흑색 사각형)의 상대적 방출량, (D)는 이식 부위에서 국부적 GFP 발현을 나타낸 것이며, AAV-GFP 벡터를 함유하는 각 매트릭스가 피하 이식되었고, GFP-발현 세포는 Xenogen 이미징 시스템을 이용하여 시각화되었다.
도 4는 SpONGE 매트릭스로부터 다중 약물의 순차적 전달을 나타낸 것으로, (A)는 이중 약물이 SpONGE 매트릭스에 로딩될 수 있는 방식, (B)는 단방향 방출을 매개할 수 있는 컨테이너, (C)는 순차적 전달을 위한 약물 경로 길이의 차이, (D)는 SpONGE 매트릭스로부터 방출된 약물 누적량을 나타낸 것이다.
도 5는 쥐에 피하 이식된 sPCL 및 SpONGE 매트릭스 내의 생체 내 세포 분포를 나타낸 것으로, 구조에 걸쳐 침투된 세포들은 DAPI 및 H&E를 이용하여 염색되었고, S는 쥐 내에 이식된 매트릭스를 나타내며, 스케일 바는 100 ㎛를 나타낸다.
1 shows a spontaneous multilayer structure formation (SpONGE) process by electrospinning according to the present invention.
Figure 2 shows the formation of a SpONGE matrix, wherein (A) is a digital and cross-sectional SEM image of sPCL and SpONGE, (B) is the electrical conductivity of the polymer solution, (C) is the work process proposed to form the SpONGE matrix, (D) shows the interspaces between the layers, (E) shows the ability of the SpONGE to form a number of uniform fiber mats by manual manipulation, and the scale bars are 10 μm (digital image) and 100 μm (SEM) .
Figure 3 shows the ability of the SpONGE matrix to be used as a drug carrier, wherein (A) is a rapid wetting of the SpONGE matrix with a water-soluble biomolecule, (B) is a visualization of the fast and complete absorption of the lgG-FITC molecule on the SpONGE matrix , (C) is the relative emission of lgG-FITC (red dot) or BSA-FITC (black square) emitted from sPCL (empty dot / quadrangle) and SpONGE system (filled dot / Shows local GFP expression at the transplantation site, and each matrix containing the AAV-GFP vector was subcutaneously transplanted, and the GFP-expressing cells were visualized using the Xenogen imaging system.
Figure 4 shows the sequential delivery of multiple drugs from the SpONGE matrix, where (A) is the way the dual drug can be loaded into the SpONGE matrix, (B) is the container capable of mediating unidirectional release, (C) (D) represents the drug accumulation amount released from the SpONGE matrix.
Figure 5 shows the in vivo cell distribution in the sPCL and SpONGE matrix subcutaneously implanted in rats. Cells permeated throughout the structure were stained with DAPI and H & E, S represents the matrix grafted into the mouse, 100 mu m.

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

본 발명은 전기방사에 의한 자발적 다층구조 형성(SpONGE) 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법은 용매에 고분자가 용해된 고분자 용액 및 이온성 염을 혼합하는 단계; 및 노즐에서 컬렉터를 향해 제트 흐름이 형성되도록, 고분자 용액과 이온성 염의 혼합물을 전기방사함으로써, 섬유로 구성되고 복수 층으로 이루어지며 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조를 자발적으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a spontaneous multilayer structure (SpONGE) method by electrospinning, the method comprising: mixing a solution of a polymer dissolved in a solvent and an ionic salt; And a step of spontaneously forming a multilayer structure composed of fibers and composed of a plurality of layers and including interspace between the layers by electrospinning a mixture of the polymer solution and the ionic salt so as to form a jet flow from the nozzle to the collector .

먼저, 고분자 용액 및 이온성 염의 혼합물을 만든다.First, a mixture of a polymer solution and an ionic salt is prepared.

고분자로는 특별히 제한되지 않고 전기방사 가능한 모든 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 합성 고분자로서, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(락티드-코-글리콜리드)(PLG, PLGA), 폴리(비닐피롤리돈)(PVP), 폴리카보네이트(PC), 폴리(에틸렌글리콜)(PEG), 폴리(우레탄)(PU), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리(비닐알코올)(PVA) 등을 사용할 수 있다. 또한, 천연 고분자로서, 젤라틴, 키토산, 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산, 피브리노겐 등을 사용할 수 있다. 이들 고분자는 1종만 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 조직공학용 스캐폴드에 적용할 경우, 생분해성 고분자(PCL, PLGA 등)를 사용하는 것이 바람직하다.The polymer is not particularly limited and any electrospun polymer may be used. For example, synthetic polymers such as polycaprolactone (PCL), poly (lactide-co-glycolide) (PLG, PLGA), poly (vinylpyrrolidone) (PVP), polycarbonate (Ethylene glycol) (PEG), poly (urethane) (PU), polyethyleneimine (PEI) and poly (vinyl alcohol) (PVA). As natural polymers, gelatin, chitosan, collagen, elastin, hyaluronic acid, fibrinogen and the like can be used. These polymers may be used alone or in combination of two or more. In particular, when applied to scaffolds for tissue engineering, it is preferable to use biodegradable polymers (PCL, PLGA, etc.).

본 발명의 실시예에 따르면, 합성 고분자인 PLGA, PCL, PVP 모두 이온성 염의 존재에 의해 다층구조가 유도됨을 확인하였다. 따라서, 전기방사에 주로 사용되는 다른 합성 고분자(PC, PEG, PU, PEI, PVA 등)에서도 같은 현상이 유도될 것으로 예상되며, 고분자 종류에 따라 크게 영향이 없을 것으로 예상된다. 또한, 천연 고분자인 젤라틴 및 키토산의 경우에서도 이온성 염의 존재에 의해 다층구조가 유도됨을 확인하였고, 따라서 전기방사에 주로 사용되는 다른 천연 고분자(콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산, 피브리노겐 등)에서도 같은 현상이 유도될 것으로 예상되며, 천연 고분자 역시 고분자 종류에 따라 크게 영향이 없을 것으로 예상된다.According to the embodiment of the present invention, it was confirmed that the PLGA, PCL, and PVP, which are synthetic polymers, induce a multilayer structure by the presence of ionic salts. Therefore, it is expected that the same phenomenon will be induced in other synthetic polymers mainly used for electrospinning (PC, PEG, PU, PEI, PVA, etc.). In addition, it has been confirmed that the multi-layer structure is induced by the presence of ionic salts even in the case of natural polymers such as gelatin and chitosan. Therefore, the same phenomenon occurs in other natural polymers (collagen, elastin, hyaluronic acid, fibrinogen, etc.) It is expected that natural polymers will not be significantly affected by the type of polymer.

위에서는 일반적으로 전기방사를 통해서 나노섬유 스캐폴드를 형성할 수 있는 고분자들을 예시하였으나, 본 발명에서는 고분자의 종류와 상관 없이, 이온성 염의 첨가가 다층구조 형성에 주요 원인이기 때문에, 고분자의 종류에 영향을 받지 않는다. 다만, 고분자의 종류에 따라, 섬유구조 형성에 필요한 일정 정도 이상의 분자량(Mw)을 갖는 고분자를 사용하여야 한다. 예를 들어, PCL의 분자량은 30,000 내지 100,000, PVP의 분자량은 5,000 내지 400,000, PVA의 분자량은 20,000 내지 30,000, PEO의 분자량은 300,000 내지 500,000인 것을 사용할 수 있다. 사용하는 고분자의 분자량(Mw)에는 큰 영향이 없으며, 전기방사를 통해서 섬유구조를 형성 가능한 용매 조건이 중요할 수 있다.In the above description, polymers capable of forming a nanofiber scaffold are generally exemplified by electrospinning. However, since addition of an ionic salt is a major cause of formation of a multi-layer structure irrespective of the kind of a polymer in the present invention, It is not affected. However, depending on the kind of the polymer, a polymer having a molecular weight (Mw) of at least a certain level required for forming a fiber structure should be used. For example, the molecular weight of PCL is 30,000 to 100,000, the molecular weight of PVP is 5,000 to 400,000, the molecular weight of PVA is 20,000 to 30,000, and the molecular weight of PEO is 300,000 to 500,000. There is no significant influence on the molecular weight (Mw) of the polymer used, and solvent conditions capable of forming the fiber structure through electrospinning may be important.

고분자 용해용 용매는 특별히 제한되지 않고, 사용하는 고분자의 종류에 따라 매우 다양하며, 예를 들어 아세트산(산성 수용액), 클로로포름, 디메틸포름아미드, 테트라하이드로퓨란, 에탄올, 메탄올, 탈이온수, 하이드록시페닐 플루오레세인, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 디클로로메탄 등을 사용할 수 있다.The solvent for dissolving the polymer is not particularly limited and may vary widely depending on the kind of the polymer used. Examples thereof include acetic acid (acidic aqueous solution), chloroform, dimethylformamide, tetrahydrofuran, ethanol, methanol, deionized water, Fluorene, 2,2,2-trifluoroethanol, dichloromethane, etc. can be used.

고분자 용액 중 고분자의 함량은 특별히 제한되지 않고, 고분자의 종류에 따라 나노섬유 형성을 위한 농도 범위가 달라질 수 있으며, 예를 들어 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%일 수 있다. 고분자 용액의 함량(농도)이 너무 적으면, 나노 섬유구조가 아닌 서브-마이크로(sub-micro) 크기의 구형 입자가 생성되어 나노섬유 구조체를 형성할 수 없다. 또한, 고분자 용액의 함량이 너무 많으면, 용액의 점도가 커져서 추가적인 이온의 균일한 혼합에 방해를 줄 수 있다.The content of the polymer in the polymer solution is not particularly limited, and the concentration range for forming the nanofibers may be varied depending on the kind of the polymer, and may be, for example, 5 to 40% by weight, and preferably 15 to 30% by weight. If the concentration (concentration) of the polymer solution is too small, spherical particles of sub-micro size rather than nanofiber structure are formed and nanofiber structures can not be formed. In addition, if the content of the polymer solution is too large, the viscosity of the solution becomes large, which may interfere with the uniform mixing of the additional ions.

이온성 염으로는 전이금속계 염, 퍼옥사이드계 염, 유기 염 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 전이금속계 염으로는 FeCl3, VCl5, NiCl2, CoCl2, MnCl2, CuCl2, ZnCl2, FeF3, VF5, NiF2, CoF2, MnF2, CuF2, ZnF2, FeBr3, VBr5, NiBr2, CoBr2, MnBr2, CuBr2, ZnBr2, FeI3, VI5, NiI2, CoI2, MnI2, ZnI2 등을 사용할 수 있다. 퍼옥사이드계 염으로는 NaIO4, KIO4, LiIO4, HIO4, LiClO4, NaClO4, KClO4, HClO4, LiBrO4, NaBrO4, KBrO4, HBrO4 등을 사용할 수 있다. 유기 염으로는 에틸아민 염산염, 도파민, 도파민 염산염, 노르에피네프린, 노르에피네프린 염산염, 트리아민 염산염 등을 사용할 수 있다.As the ionic salt, at least one selected from a transition metal salt, a peroxide salt, and an organic salt may be used. Specifically, the transition metal salt may be FeCl 3 , VCl 5 , NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , CuCl 2 , ZnCl 2 , FeF 3 , VF 5 , NiF 2 , CoF 2 , MnF 2 , CuF 2 , ZnF 2 , FeBr 3 , VBr 5 , NiBr 2 , CoBr 2 , MnBr 2 , CuBr 2 , ZnBr 2 , FeI 3 , VI 5 , NiI 2 , CoI 2 , MnI 2 and ZnI 2 . As the peroxide-based salt, NaIO 4 , KIO 4 , LiIO 4 , HIO 4 , LiClO 4 , NaClO 4 , KClO 4 , HClO 4 , LiBrO 4 , NaBrO 4 , KBrO 4 and HBrO 4 can be used. As organic salts, ethylamine hydrochloride, dopamine, dopamine hydrochloride, norepinephrine, norepinephrine hydrochloride, triamine hydrochloride and the like can be used.

본 발명의 실시예에 따르면, 전이금속계 염으로 FeCl3을 사용하였는데, 이와 관련하여 Fe가 대표적인 전이금속이고 전이금속영역은 화학적으로 비슷한 성질을 보여주기 때문에, Fe는 다른 전이금속(V, Ni, Co, Mn, Cu, Zn 등)으로 대체 가능하다. 마찬가지로, 같은 17족의 이온들은 비슷한 화학적 성질을 보여주기 때문에, Cl- 대신에 F-, Br-, I- 등으로 대체 가능하며, 따라서 상술한 전이금속과 음이온의 다양한 조합이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 퍼옥사이드계 염으로 NaIO4를 사용하였는데, 이와 관련하여 Na+와 같은 족의 원소들은 비슷한 화학적 성질을 보여주기 때문에, Na+ 대신에 K+, Li+, H+ 등으로 대체 가능하다. 마찬가지로, IO4 -의 I를 다른 17족 원소들로 대체함에 따라 비슷한 화학적 성질을 보일 것으로 예상되며, 따라서 IO4 - 대신에 ClO4 -, BrO4 - 등으로 대체 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유기 염으로 에틸아민 염산염을 사용하였는데, 위에서 예시한 다른 유기 염들도 사용 가능하다.According to an embodiment of the invention, it was to transition metal-based salt using FeCl 3, in this connection, because Fe is a typical transition metal and show similar properties to the transition metal region is chemically, Fe is other transition metals (V, Ni, Co, Mn, Cu, Zn, etc.). Likewise, since the same group 17 ions exhibit similar chemical properties, they can be replaced by F - , Br - , I - instead of Cl - , and thus various combinations of transition metals and anions described above are possible. Further, according to an embodiment of the present invention, because it shows similar chemical properties buffer were using NaIO 4 in oxide-based salt, in this connection are the group of the elements such as Na +, K +, Li + instead of Na +, H + and so on. Similarly, IO 4 - is expected to show similar chemical properties as the replaced I to other group 17 element, and thus IO 4 - is replaceable as such -, BrO 4 - ClO 4 instead. Also, according to the embodiment of the present invention, ethylamine hydrochloride is used as the organic salt, but other organic salts exemplified above can also be used.

고분자 용액 및 이온성 염의 혼합물 중 이온성 염의 함량과 관련하여, 고분자 용액 및 이온성 염을 혼합한 후 전기전도도를 측정한 값이 30 내지 1000 uS/㎝의 범위를 나타내야 한다. 본 발명의 시스템은 고분자 용액의 염에 의한 전도도에 의한 현상이고, 일반적인 조건에서 전도도를 측정해 본 결과 45 uS/㎝의 값이 나왔으며, 고분자 용액에서의 전도도가 45 uS/㎝ 이상일 경우에 다층구조가 형성됨을 관찰하였고, 1000 uS/㎝ 초과의 조건에서는 다층형 구조가 아닌 다른 구조체가 형성됨을 확인하였기 때문에, 따라서 전기전도도가 30 내지 1000 uS/㎝인 경우에 다층구조가 형성될 수 있다. 또한, 용매, 염의 종류, 습도에 영향을 받는 것으로 관찰되었다.With respect to the content of the ionic salt in the mixture of the polymer solution and the ionic salt, the measured value of electric conductivity after mixing the polymer solution and the ionic salt should be in the range of 30 to 1000 uS / cm. The system of the present invention is a phenomenon due to the conductivity of a salt of a polymer solution. When the conductivity is measured under ordinary conditions, a value of 45 uS / cm is obtained. When the conductivity in a polymer solution is 45 uS / cm or more, Structure, and it was confirmed that a structure other than a multilayer structure was formed under conditions of 1000 uS / cm. Therefore, a multilayer structure can be formed when the electric conductivity is 30 to 1000 uS / cm. It was also observed to be influenced by the solvent, type of salt, and humidity.

이온성 염은 전기방사 시 형성되는 섬유에 남아있는 용매와 주변 제트의 높은 전자 밀도 및 정전기적 척력을 유도하며, 이 정전기적 척력에 의해 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조를 자발적으로 형성할 수 있다.The ionic salts induce the high electron density and electrostatic repulsion of the solvent remaining in the fibers formed in the electrospinning process and the surrounding jets, and by this electrostatic repulsion, a multilayer structure including interspace is spontaneously formed between the respective layers .

다음, 고분자 용액 및 이온성 염의 혼합물을 전기방사한다.Next, a mixture of the polymer solution and the ionic salt is electrospun.

전기방사는 방사노즐 및 컬렉터(collector)를 포함하는 통상적인 전기방사장치를 이용하여 수행될 수 있다. 방사노즐 및 컬렉터(collector) 사이에 전압을 인가하면, 노즐에서 컬렉터를 향해 제트 흐름이 형성되면서 섬유가 형성되고, 섬유들이 얽혀서 섬유층을 형성하며, 상술한 이온성 염에 의해 유도된 정전기적 척력에 의해 일정한 공간을 두고 다음의 섬유층이 형성됨으로써, 각 층간에 사이공간(interspace)을 포함하는 스펀지 형태의 다층구조가 자발적으로 형성될 수 있다.The electrospinning may be performed using a conventional electrospinning apparatus including a spinneret and a collector. When a voltage is applied between the spinneret and the collector, fibers are formed as the jet flow forms from the nozzle toward the collector, the fibers are entangled to form a fiber layer, and the electrostatic repulsive force induced by the above- A sponge-like multi-layer structure including an interspace between the respective layers may be spontaneously formed by forming a next fibrous layer with a certain space therebetween.

전기방사는 한번에 또는 여러 번에 걸쳐 수행될 수 있고, 바람직하게는 한번에 수행될 수 있다. 또한, 바람직하게는 스펀지 형태의 다층구조물을 얻기 위해, 전기방사는 연속적으로 수행될 수 있다.The electrospinning may be carried out once or several times, preferably at one time. Further, preferably, in order to obtain a multi-layer structure in the form of a sponge, electrospinning can be performed continuously.

본 발명에 따른 방법은 이온성 염을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 조직공학용 스캐폴드에 적용할 경우, 이온성 염이 장기 등에 유해할 수 있으므로, 이를 제거하는 것이 바람직하다. 이온성 염의 제거방법은 물로 탭핑하는 방법 등을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 이온성 염을 제거하기 위해, 1.5 ml 마이크로 원심분리 튜브에서 증류수로 5초간 탭핑하는 과정을 5회 반복할 수 있다. IR을 통해 염이 충분히 제거되는 것을 확인할 수 있다.The process according to the present invention may further comprise the step of removing the ionic salt. When applied to scaffolds for tissue engineering, it is desirable to remove ionic salts as they may be harmful to organs and the like. The method for removing the ionic salt can be carried out by, for example, tapping with water. Specifically, for example, to remove the ionic salt, tapping with distilled water in a 1.5 ml microcentrifuge tube for 5 seconds can be repeated five times. IR shows that the salt is sufficiently removed.

컬렉터와 노즐 사이에서 측정된 전류는 0.001 내지 0.1 mA, 바람직하게는 0.01 내지 0.05 mA일 수 있다. 이러한 전류는 이온성 염-고분자 혼합물의 전기전도도 증가와 관련이 있고, 이에 따라 다층구조의 현저한 체적 팽창을 얻을 수 있다. 이와 달리, 종래의 전기방사 중에는 통상적으로 어떠한 전류도 관측되지 않았다.The current measured between the collector and the nozzle may be 0.001 to 0.1 mA, preferably 0.01 to 0.05 mA. This current is associated with an increase in the electrical conductivity of the ionic salt-polymer mixture, and thus a significant volume expansion of the multilayer structure can be obtained. On the other hand, no current was typically observed during conventional electrospinning.

섬유의 직경은 0.1 내지 0.7 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 ㎛일 수 있다. 본 발명의 다층구조는 향상된 인장 강도로 인해 종래의 매트에 비해 섬유 직경이 2배 가량 감소할 수 있다.The diameter of the fibers may be 0.1 to 0.7 mu m, preferably 0.3 to 0.5 mu m. The multi-layered structure of the present invention can reduce the fiber diameter by about twice as compared with the conventional mat due to the improved tensile strength.

다층구조는 개별 층으로 분리 가능하고, 다층구조를 분할하여 사용 가능하다. 다층구조의 층수는 특별히 제한되지 않고, 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 각 층의 두께 등도 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다.The multi-layer structure can be separated into individual layers, and the multi-layer structure can be divided and used. The number of layers of the multilayer structure is not particularly limited, and can be appropriately adjusted as necessary. Further, the thickness of each layer and the like can be appropriately adjusted as needed.

다층구조의 비체적(specific volume)은 100 내지 1000 ㎤/g, 바람직하게는 200 내지 500 ㎤/g일 수 있다. 본 발명의 다층구조는 현저한 체적 팽창으로 인해 종래의 매트보다 낮은 비체적 또는 밀도를 가질 수 있다. 기존의 기술을 통해서 얻어진 나노섬유구조의 세포지지체는 약 50 ㎤/g의 비체적 값을 나타내었는데, 본 발명에 따른 방법을 통한 SpONGE 세포지지체는 기존보다 두께가 평균적으로 약 5.11배 향상됨을 확인하였고, 따라서 본 발명에 따라 형성된 SpONGE 구조의 비체적 값은 약 250 ㎤/g의 값을 가질 것으로 예측된다.The specific volume of the multilayer structure may be 100 to 1000 cm3 / g, preferably 200 to 500 cm3 / g. The multi-layered structure of the present invention may have a lower specific volume or density than conventional mats due to significant volume expansion. The cell support of the nanofiber structure obtained by the conventional technique showed a volume specific value of about 50 cm 3 / g. It was confirmed that the thickness of the SpONGE cell support through the method according to the present invention was about 5.11 times higher than the conventional one , So the specific volume value of the SpONGE structure formed in accordance with the present invention is expected to have a value of about 250 cm3 / g.

다층구조의 접촉각은 30° 이하, 바람직하게는 10° 이하일 수 있다. 즉, 본 발명의 다층구조는 친수성을 가질 수 있다. 다층구조의 친수성은 이온성 염에 기인할 수 있고, 약물전달에 유리하게 작용할 수 있다. 본 발명의 다층형 나노섬유 구조는 기존의 나노섬유 구조체에 비해서 짧은 시간 안에 약물을 구조체 내부로 함유시킬 수 있다. 접촉각의 하한치는 0°, 0.1° 또는 1°일 수 있다.The contact angle of the multilayer structure may be 30 DEG or less, preferably 10 DEG or less. That is, the multilayer structure of the present invention may have hydrophilicity. The hydrophilicity of the multi-layer structure can be attributed to the ionic salt and can be advantageous for drug delivery. The multi-layered nanofiber structure of the present invention can contain the drug within the structure in a shorter time than the conventional nanofiber structure. The lower limit of the contact angle may be 0 DEG, 0.1 DEG or 1 DEG.

다층구조의 약물 결합효율은 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상일 수 있다. 종래 매트의 약물 결합효율이 30% 이하인 것을 고려하면, 본 발명에 따른 다층구조의 약물 결합효율은 매우 우수하다. 약물 결합효율의 상한치는 100%, 99% 또는 98%일 수 있다.The drug binding efficiency of the multi-layer structure may be 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 90% or more. Considering that the drug binding efficiency of the conventional mat is 30% or less, the drug binding efficiency of the multi-layer structure according to the present invention is excellent. The upper limit of the drug binding efficiency may be 100%, 99% or 98%.

또한, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조되고, 섬유로 구성되며, 다층구조로 이루어지고, 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조물을 제공한다.Further, the present invention provides a multi-layered structure made of the above-described method, which is made of fibers, and which has a multi-layer structure and includes interspace between the respective layers.

또한, 본 발명은 상술한 다층구조물; 및 약물을 포함하는 약물전달시스템을 제공한다.The present invention also relates to a multilayer structure as described above; And a drug delivery system.

본 발명에서 적용 가능한 약물은 화학적 약물, 단백질 약물, 유전자 치료 약물 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 작은 분자의 화학적 약물의 모델 중 하나로서 도파민의 방출 동역학을 관찰하였고, 따라서 이를 기능성 화학적 약물의 방출 캐리어로 활용 가능하다. 활용 가능한 기능성 화학적 약물의 종류는 데마메타존(Demamethasone), 커큐민와 같은 소염제; 독소루비신, 페리페린, 플루오로우라실(5-FU)과 같은 항암제; 살바르산, 프로아빈(Proavine)과 같은 항균제 등이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, BSA-FITC, BSA-로다민의 방출 동역학을 활용하여 단백질의 방출속도 제어 가능성을 확인하였다. 활용 가능한 기능성 단백질 약물의 종류는 항체, 사이토카인(IL-2, IL-10 등), 성장 인자(NGF, GDNF, FGF 등), 기능성 효소 등이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, AAV를 활용한 유전자 전달을 통하여 GFP 리포터 유전자의 국소 전달을 확인하였고, 이를 통하여 바이러스, 비-바이러스 유전자 운반체의 국소 유전자 전달을 통한 효율적인 유전자 치료 가능성을 확인하였다. 활용 가능한 유전자 치료 약물의 종류는 바이러스 벡터(아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스, 렌티 바이러스, 레트로바이러스, 헤르페스 바이러스 등), 비-바이러스 벡터(PEI 접합 플라스미드, 플라스미드 암호화된 나노입자 등)이다.Drugs applicable in the present invention may include chemical drugs, protein drugs, gene therapy drugs and the like. According to an embodiment of the present invention, one of the models of small molecule chemical drugs has observed the release kinetics of dopamine and thus can be utilized as a release carrier for functional chemical drugs. Available functional chemical agents include anti-inflammatory agents such as demamethasone, curcumin; Anticancer agents such as doxorubicin, peripherin, and fluorouracil (5-FU); Salvaric acid, and Proavine. In addition, according to the embodiment of the present invention, the release kinetics of BSA-FITC and BSA-rhodamine were utilized to confirm the controllability of the release rate of the protein. The types of functional protein drugs that can be used are antibodies, cytokines (IL-2, IL-10, etc.), growth factors (NGF, GDNF, FGF etc.) and functional enzymes. In addition, according to the embodiment of the present invention, local transmission of GFP reporter gene was confirmed through gene transfer using AAV, thereby confirming the possibility of efficient gene therapy through local gene transfer of viruses and non-viral gene carriers . The types of gene therapy drugs that can be utilized are viral vectors (adenovirus, adeno-associated virus, lentivirus, retrovirus, herpes virus, etc.), non-viral vectors (PEI conjugated plasmids, plasmid-encoded nanoparticles, etc.).

본 발명에 따른 약물전달시스템에서 복수의 약물이 각기 다른 층에 포함되고, 순차적으로 방출될 수 있다. 예를 들어, 제1약물은 상부층에 포함되고 제2약물은 하부층에 포함될 수 있으며, 이때 제1약물이 먼저 방출되고 제2약물이 나중에 방출될 수 있다.In the drug delivery system according to the present invention, a plurality of drugs may be contained in different layers and sequentially discharged. For example, the first drug may be included in the upper layer and the second drug may be included in the lower layer, wherein the first drug is released first and the second drug is released later.

또한, 본 발명은 상술한 다층구조물; 및 약물, 단백질, 유전자, 세포 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 피부용 패치를 제공한다. 피부 패치로 적용할 경우, 이온성 염은 제거하지 않고 그대로 사용할 수 있고, 이온성 염에 의해 약물 등의 흡수율이 증가할 수 있다.The present invention also relates to a multilayer structure as described above; And a skin patch comprising at least one selected from a drug, a protein, a gene, and a cell. When applied as a skin patch, the ionic salt can be used as it is without being removed, and the absorption rate of drugs and the like can be increased by the ionic salt.

또한, 본 발명은 이온성 염이 제거된 다층구조물; 및 약물, 단백질, 유전자, 세포 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 조직공학용 스캐폴드를 제공한다. 조직공학용으로 적용할 경우, 생분해성 고분자를 사용하는 것이 바람직하고, 이온성 염은 미리 제거하는 것이 바람직하다.The present invention also relates to a multi-layered structure from which an ionic salt has been removed; And a scaffold for tissue engineering comprising at least one selected from drugs, proteins, genes, and cells. When applied to tissue engineering, it is preferable to use a biodegradable polymer, and it is preferable to remove the ionic salt in advance.

나노 단위의 섬유를 쉽게 만들 수 있는 전기방사 기술은 에너지 변환, 센서, 촉매, 여과, 조직공학 및 약물전달 분야에서 널리 사용되어 왔다. 하지만 일반적인 전기방사 기술로 만들 수 있는 전기방사 섬유의 구조는 매우 제한적이어서 그 적용 가능성을 제한한다.Electrospinning techniques that can easily make nanoseconds fibers have been widely used in energy conversion, sensors, catalysts, filtration, tissue engineering, and drug delivery. However, the structure of the electrospun fiber, which can be made by general electrospinning technology, is very limited and limits its applicability.

본 발명에서는 소량의 이온성 염을 전기방사 고분자 용액에 첨가함으로써 간단하게 다층형 구조의 전기방사 섬유 구조를 만들 수 있는 방법을 제공한다. 고분자 용액에 추가된 이온성 염은 전기방사 시 형성되는 섬유에 남아있는 용매와 주변 제트의 높은 전자 밀도를 유도하고 정전기적 척력을 유도할 수 있다. 이 정전기적 척력에 의해 여러 층으로 이루어진 다층형 구조의 전기방사 섬유가 만들어질 수 있다. 이러한 다층형 구조의 전기방사 섬유는 일반적인 전기방사 섬유에 비해 증가된 부피를 보이며, 손쉽게 여러 장으로 분리될 수 있다. 또한 이온성 염의 추가에 의해 소수성 고분자를 사용하였을 때도 친수성 구조의 나노섬유를 제조할 수 있다. 본 발명에서는 이 기술을 "전기방사에 의한 자발적 다층구조 형성"(SpONGE : Spontaneous Organization of Numerous-layer Generation by Electrospray)이라고 명명하였다.The present invention provides a method of easily forming an electrospun fiber structure having a multilayer structure by adding a small amount of an ionic salt to an electrospun polymer solution. The ionic salts added to the polymer solution can induce the high electron density of the solvent remaining in the fibers formed in the electrospinning process and the surrounding jets and induce electrostatic repulsion. By this electrostatic repulsion, an electrospun fiber having a multi-layered structure composed of several layers can be produced. The electrospun fiber of such a multi-layered structure exhibits an increased volume compared to a general electrospun fiber and can be easily separated into several sheets. In addition, even when a hydrophobic polymer is used by adding an ionic salt, a nanofiber having a hydrophilic structure can be produced. In the present invention, this technique is called "Spontaneous Organization of Numerous-layer Generation by Electrospray " (SpONGE) by Electrospinning.

기존에도 다층형 구조의 전기방사 섬유를 만들고자 했던 다양한 시도들이 있었다. 순차적 전기방사(sequential electrospinning), 응고통을 이용한 전기방사(wet electrospinning or hydrospinning), 쌓기(stacking) 등의 기술을 이용하여 다층형 구조의 전기방사 섬유를 만든 바가 있었다. 하지만 이러한 종래기술들은 전기방사 과정 중에 고분자 용액을 교체해야 하거나, 추가적인 조작이 필요하고 부수적인 장비가 필요하거나, 여러 과정을 거쳐야만 했다. 그 외에도 제한적인 고분자 및 용매의 사용 등으로 인해, 다층형 구조의 전기방사 섬유를 형성하는 것은 간단하지 않고, 또 만들어진 구조의 각 층간의 상호연결성도 현저히 떨어졌다.There have been various attempts to fabricate electrospun fibers of a multi-layered structure. Electrospinning fibers of multilayer structures have been made using techniques such as sequential electrospinning, wet electrospinning or hydrospinning, and stacking. However, these prior art techniques have required the replacement of the polymer solution during the electrospinning process, additional operation is necessary, additional equipment is required, or the like has been carried out. In addition, due to the use of a limited number of polymers and solvents, it is not easy to form the electrospun fibers of a multilayer structure, and the interconnection between layers of the structure is remarkably deteriorated.

반면에, 본 발명에서는 고분자 용액에 이온성 염을 추가하는 간단한 방법으로 손쉽게 다층형 구조의 전기방사 섬유를 만들 수 있다. 무엇보다 자발적 형성에 의해 만들어진 다층형 구조는 각 층간의 상호연결성이 매우 좋고, 다양한 고분자를 가지고도 다층형 구조를 유도할 수 있다.On the other hand, in the present invention, it is possible to easily produce a multi-layered electrospun fiber by a simple method of adding an ionic salt to a polymer solution. Above all, the multi-layer structure formed by spontaneous formation has a good interconnection between layers and can induce a multi-layer structure with various polymers.

[실시예][Example]

도 1은 본 발명에 따른 전기방사에 의한 자발적 다층구조 형성(SpONGE) 공정을 나타낸 것으로, 다층의 자기-조립 및 부피-팽창된 나노섬유 구조가 SpONGE로 불리는 새로운 공정에 의해 형성될 수 있다. 전기방사 공정에 유기 또는 무기 염의 도입 결과, 다중-섬유 층이 자발적으로 형성되었다. SpONGE 매트릭스는 수동 분리에 의해 다수의 개별 섬유층들로 분할되고 생체분자를 공간적으로 위치시키는 독특한 능력을 가졌다.FIG. 1 shows a spontaneous multilayer structure (SpONGE) process according to the present invention in which a multilayer self-assembled and volume-expanded nanofiber structure can be formed by a new process called SpONGE. As a result of the introduction of organic or inorganic salts into the electrospinning process, a multi-fiber layer spontaneously formed. The SpONGE matrix has a unique ability to be partitioned into multiple individual fiber layers by manual separation and to position biomolecules spatially.

본 발명에서는 전기방사가 고분자 용액의 한번의 연속적인 방사로 다층구조의 자발적 형성을 허용함을 증명하였다. 전기방사 기술에 의한 다층구조의 자발적 형성은 종래의 전기방사가 분리되지 않은 연속적 섬유 구조를 형성한다는 점을 고려하면 이례적인 결과이다. 순차적인 전기방사 또는 습식 전기방사에 이은 물리적 스태킹(stacking)과 같은 기술은 혈관과 다른 기관을 모방하는 구조를 제조하기 위해 이전에 실시되었다. 그러나, 고분자 용액의 한번의 연속적인 전기방사를 통한 다층구조의 자발적 형성은 보고된 바 없었다. 유기/무기 첨가제(과요오드산나트륨, 염화철, 도파민 염산염, 에틸아민 염산염 등)의 단순 첨가는 연속적인 전기방사 공정 중에 다층구조를 형성함을 관측하였다. 각 층 사이의 체적 공간으로 인해, 본 발명에 따라 얻어진 방사된 구조(SpONGE)의 두께는 종래의 전기방사에 의해 제조된 것(sPCL)에 비해 급격하게 증가하였다(도 2A 참조). 본 발명에서는 이 기술을 SpONGE로 명명하였는데, 그 이유는 한번의 전기방사 공정에 의해 스펀지와 같은 다층 매트릭스를 얻었기 때문이다.In the present invention, it has been demonstrated that electrospinning allows the spontaneous formation of a multilayer structure by a single continuous spinning of the polymer solution. The spontaneous formation of the multilayer structure by the electrospinning technique is an unusual result considering that conventional electrospinning forms a continuous fiber structure without being separated. Techniques such as physical stacking followed by sequential electrospinning or wet electrospinning have previously been conducted to fabricate structures that mimic blood vessels and other organs. However, the spontaneous formation of a multilayer structure by single continuous electrospinning of the polymer solution has not been reported. It was observed that the simple addition of organic / inorganic additives (sodium periodate, iron chloride, dopamine hydrochloride, ethylamine hydrochloride, etc.) formed a multilayer structure during the continuous electrospinning process. Due to the volumetric space between each layer, the thickness of the sponged structure (SpONGE) obtained according to the present invention increased sharply compared to that produced by conventional electrospinning (sPCL) (see FIG. 2A). In the present invention, this technique was named SpONGE because a multi-layer matrix such as a sponge was obtained by a single electrospinning process.

종래의 매트와 비교하여 SpONGE 기술에서 현저한 체적 팽창은 염-고분자 혼합물의 전기전도도 증가에 기인할 수 있다(도 2B 참조). 유기/무기 염의 함유는 SpONGE 매트릭스에서 전자 밀도의 순(net) 증가를 초래할 수 있었는데, 이것은 그라운드 컬렉터와 노즐 사이에서 측정된 현저한 전류(0.02 mA)에 의해 설명될 수 있었다(도 2C 참조). 종래의 전기방사 중에는 통상적으로 어떠한 전류도 관측되지 않았는데, 이 경우 섬유의 무작위 분산이 관측되었다. 잔류 용매는 매트에서 순 축적을 위해 전자 이동을 촉진함으로써, 결과적으로 새롭게 형성된 매트와의 정전기적 척력을 형성한다. 용매가 일단 증발하면, 전자 축적에 의해 야기된 척력 효과는 소멸됨으로써, 이때 시트와 같은 매트가 형성될 수 있다. 이후, 연속적인 전기방사는 제트에서 또 다른 세트의 순 전하 증가를 발생시킴으로써 자발적인 층 및 얇은 사이공간을 형성할 것이다. 중요하게는, 사이공간(도 2D 화살표)에서 섬유 가지를 통해 인터네트워킹하는 인접 층들이 SpONGE 매트릭스에서 관측되는 중요 특징이고, 이와 달리 종래의 층상 매트는 물리적으로 적층된 층으로 구성된다. 이들 섬유 가지는 SpONGE 시스템의 구조적 일체성을 유지하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 몇 개의 층들에 걸친 이러한 이중 효과(즉, 정전기적 척력 및 연속적인 전기방사)의 반복은 SpONGE 효과를 유도한다.A significant volume expansion in the SpONGE technology as compared to conventional mats can be attributed to increased electrical conductivity of the salt-polymer mixture (see FIG. 2B). The inclusion of organic / inorganic salts could result in a net increase in electron density in the SpONGE matrix, which could be explained by the significant current (0.02 mA) measured between the ground collector and the nozzle (see FIG. 2C). No current was typically observed during conventional electrospinning, in which a random dispersion of fibers was observed. The residual solvent promotes electron transfer for net accumulation in the mat, resulting in electrostatic repulsion with the newly formed mat. Once the solvent has evaporated, the repulsion effect caused by the electron accumulation is extinguished, whereby a mat like sheet can be formed. Continuous electrospinning will then form a spontaneous layer and a thinner space by generating another set of net charge increments in the jet. Importantly, adjacent layers that internetwork through a fiber branch in the interspace (also the 2D arrow) are important features observed in the SpONGE matrix, while the conventional layered mat consists of physically stacked layers. These fibers may play an important role in maintaining the structural integrity of the SpONGE system. Repetition of this dual effect across several layers (i.e., electrostatic repulsion and continuous electrospinning) induces the SpONGE effect.

고분자(폴리카프로락톤(PCL), 폴리(락티드-코-글리콜리드)(PLG), 폴리(비닐피롤리돈)(PVP) 및 젤라틴 등)의 종류와 관계 없이, 전기방사 이전에 고분자 용액에 유기 또는 무기 염을 첨가함으로써, SpONGE 매트릭스가 형성되는 것으로 일관되게 관측되었다. 따라서, SpONGE 매트릭스 로서, 도파민 염산염을 이용하여 다층구조 PCL 매트를 제조하는 연구를 추가로 수행하였다. SpONGE 매트릭스의 두께는 502±87.8 ㎛ 내지 1695.3±7.5 ㎛이었다. 따라서, 매트릭스는 종래의 시트형 PCL 매트(sPCL)보다 3 내지 6배 두꺼웠고, 다른 공정 변수는 일정하게 유지되었다.Regardless of the type of polymer (polycaprolactone (PCL), poly (lactide-co-glycolide) (PLG), poly (vinylpyrrolidone) (PVP) and gelatin) By adding organic or inorganic salts, it was consistently observed that a SpONGE matrix was formed. Thus, further studies were conducted to prepare multi-layered PCL mats using dopamine hydrochloride as SpONGE matrix. The thickness of the SpONGE matrix was 502 ± 87.8 μm to 1695.3 ± 7.5 μm. Thus, the matrix was 3 to 6 times thicker than a conventional sheet-type PCL mat (sPCL) and the other process parameters remained constant.

SpONGE 매트릭스는 책의 종이 시트처럼 손으로 떼어냄으로써 다중 개별 층으로 분할될 수 있었다(도 2E 참조). 개별 층을 만드는데 사용되는 절차는 스카치 테이프의 스트립을 떼어내는 방식과 매우 유사하다. 2시간에 걸쳐 수집된 SpONGE 매트릭스는 수동 조작을 통해 15개의 얇은 섬유 매트를 형성하였다(도 2E 참조). 섬유 층을 손으로 떼어내는 능력은, 유기 또는 무기 염이 도입된 어떠한 경우에서도, 사용된 고분자 종류와 관계 없이 관측되었다.The SpONGE matrix could be divided into multiple discrete layers by hand removal like a paper sheet of a book (see Figure 2E). The procedure used to make the individual layers is very similar to stripping a strip of Scotch tape. SpONGE matrices collected over 2 hours formed 15 thin fiber mats by manual manipulation (see Figure 2E). The ability to remove the fiber layer by hand was observed regardless of the type of polymer used, in any case where organic or inorganic salts were introduced.

SpONGE 매트릭스 및 5개의 분할 층의 상세한 특성을 sPCL 매트와 비교하였다. 어느 구조에서도 외부 섬유 형태의 실질적인 변경은 관측되지 않았다. SpONGE 매트릭스에서 도파민의 존재는 FT-IR 분석에 의해 확인되었는데, 카테콜 및 아민기(792 cm-1)에서 페닐 고리에 해당하는 특징적인 피크(815 cm-1, 1504 cm-1)가 검출되었다. 중요하게는, 이온성 염의 함유는 SpONGE 매트릭스의 표면 및 기계적 특성 모두를 현저하게 변경시켰다. 정지 접촉각 측정 결과, sPCL 매트는 전형적인 소수성 특성(125.6±4°)을 나타낸 반면에, SpONGE 매트릭스는 거의 0의 소수성을 나타냈고, 이에 따라 수용성 생체분자의 빠른 흡수를 촉진할 수 있다. SpONGE 매트릭스 및 각 개별 층은 모두 sPCL 매트보다 파단 시에 최대 인장 강도가 높고 연신율은 낮았다. 흥미롭게도, SpONGE 매트릭스는 다층구조에 기인할 수 있는 계단형 균열(fracture)을 나타냈다. 적용된 모든 조건 중에서 영률의 현저한 차이는 관측되지 않았다. SpONGE 매트릭스의 향상된 인장 강도로 인해, 섬유 직경(0.43 ㎛)이 sPCL 매트의 섬유 직경(0.86 ㎛)에 비해 2배 감소하였다. 이 효과는 인장 강도를 강화시킬 수 있는 더 정돈된 결정 구조가 얇은 섬유로 구성된 섬유 구조에서 일반적으로 관측된다는 사실에 의해 합리화될 수 있다. 특히, 분리된 개별 층들은 거의 동일한 특성을 나타냈는데, 이는 각각의 분리된 층의 균질성을 나타낸다.The detailed properties of the SpONGE matrix and of the five sub-layers were compared to sPCL mat. No substantial change in the shape of the external fibers was observed in either structure. The presence of dopamine in the SpONGE matrix was confirmed by FT-IR analysis with characteristic peaks (815 cm -1 , 1504 cm -1 ) corresponding to the phenyl ring at the catechol and amine groups (792 cm -1 ) . Importantly, the inclusion of ionic salts markedly altered both the surface and mechanical properties of the SpONGE matrix. As a result of the stationary contact angle measurement, the sPCL mat showed a typical hydrophobic property (125.6 ± 4 °), while the SpONGE matrix showed almost zero hydrophobicity, thereby promoting rapid absorption of water-soluble biomolecules. Both the SpONGE matrix and each individual layer had higher maximum tensile strength and lower elongation at fracture than sPCL mat. Interestingly, the SpONGE matrix exhibited a step-like fracture that could be attributed to the multilayer structure. Of all the conditions applied, no significant difference in Young's modulus was observed. Due to the improved tensile strength of the SpONGE matrix, the fiber diameter (0.43 mu m) was reduced by a factor of two compared to the fiber diameter (0.86 mu m) of the sPCL mat. This effect can be rationalized by the fact that a more ordered crystal structure capable of enhancing tensile strength is commonly observed in a fiber structure composed of thin fibers. In particular, the discrete discrete layers exhibited almost identical properties, indicating the homogeneity of each discrete layer.

SpONGE 매트릭스는 제어된 약물 전달 운반체로서 작용하는 다재 다능한 능력을 증명하였다. SpONGE 매트릭스의 친수성은 전체 다층구조를 통해 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC)와 결합된 면역글로불린 G 및 소 혈청 알부민(lgG-FITC, BSA-FITC)의 빠른 흡수를 유발하였다(도 3A 참조). 그러나, 약물-함유 용액에 의한 sPCL 매트의 완전한 습윤화는 그 고유의 소수성으로 인해 종래의 sPCL 매트에서는 달성될 수 없었다(도 3B 참조). SpONGE 매트릭스의 약물-결합 효율(97.59±0.07%)은 sPCL 매트(20.56±8.39%)보다 현저하게 높았다. lgG-/BSA-FITC 분자는 초기 과다방출 없이 SpONGE 매트로부터 지속적으로 방출되었다(도 3C 참조). 그러나, 주로 sPCL 매트의 외부에 흡착되었던 대부분의 lgG- 또는 BSA-FITC 분자는 1시간 내에 방출되었고, 그 이후에는 분자가 검출되지 않았는데, 이는 sPCL 매트에 로딩된 약물이 부족하였기 때문인 것으로 추측되었다. SpONGE 매트릭스로부터 lgG- 또는 BSA-FITC 분자의 지속된 방출은 많은 사이공간의 존재에 기인할 수 있었고, 이 공간은 약물 경로 길이를 연장시키거나 매트릭스로부터 분자의 방출을 지연시킬 수 있는 저장소를 형성시킬 수 있었다.The SpONGE matrix demonstrated a versatile ability to act as a controlled drug delivery vehicle. The hydrophilicity of the SpONGE matrix caused rapid absorption of immunoglobulin G and bovine serum albumin (IgG-FITC, BSA-FITC) bound to fluorescein isothiocyanate (FITC) through the entire multilayer structure (see Figure 3A) . However, the complete wetting of the sPCL mat by the drug-containing solution could not be achieved in a conventional sPCL mat due to its inherent hydrophobicity (see Fig. 3B). The drug-binding efficiency (97.59 ± 0.07%) of the SpONGE matrix was significantly higher than that of the sPCL mat (20.56 ± 8.39%). The lgG- / BSA-FITC molecules were continuously released from the SpONGE mat without initial overexpression (see Figure 3C). However, most of the lgG- or BSA-FITC molecules that were adsorbed predominantly to the outside of the sPCL mat were released within one hour, and no molecules were detected thereafter, presumably due to the lack of drug loaded on the sPCL mat. The sustained release of lgG- or BSA-FITC molecules from the SpONGE matrix can be attributed to the presence of a large number of interstitial spaces which form a reservoir that can extend the drug path length or delay the release of molecules from the matrix I could.

SpONGE 상에 AAV(adeno-associated viral) 벡터를 고정화한 후 이를 쥐 등에 피하 이식한 결과, 이식 부위에서 고도로 국부화된 녹색 형광 단백질(GFP)이 발현되었다. 그러나, sPCL 매트의 외부 표면에서는 대부분의 AAV 벡터가 흡착되지 않음에 따라 이식 부위의 원위 영역에서 강한 GFP 신호가 발생하였다. SpONGE 매트릭스 내의 많은 사이공간은 유전자 벡터를 안정하게 저장하고 외부 영역으로 벡터 방출을 지연할 수 있는 저장 블록으로서 기능하였다. SpONGE 매트릭스의 이러한 구조적 효과는 생체 내에서 유전자 벡터의 지속적 방출뿐만 아니라 이식 부위 부근에 국부적 유전자 발현을 가능하게 하였다. 볼러스(bolus) AAV 주입은 광범위한 GFP 발현에 이은 빠른 종결을 수반하였는데, 이것은 국부화 및 연장된 유전자 발현을 위한 고분자성 유전자 전달의 이점을 확인시켜 주는 것이다.Immobilized AAV (adeno-associated viral) vector on SpONGE and subcutaneously transplanted into mice and the like resulted in highly localized green fluorescent protein (GFP) expressed at the graft site. However, on the outer surface of the sPCL mat, most of the AAV vector was not adsorbed, resulting in a strong GFP signal in the distal region of the graft site. Many interspaces within the SpONGE matrix functioned as a storage block that could store the gene vector stably and delay vector emission to the outer domain. This structural effect of the SpONGE matrix enabled local gene expression near the graft site as well as sustained release of the gene vector in vivo. Bolus AAV infusion was accompanied by rapid termination following extensive GFP expression, confirming the benefits of polymeric gene transfer for localization and extended gene expression.

SpONGE 매트릭스는 이중 약물을 순차적으로 전달하는 능력을 나타냈다. SpONGE 매트릭스는 부분적으로 두 부분으로 분리되었고, 2개의 용해성 모델 약물인 BSA-FITC 및 BSA-로다민(BSA-Rho)을 각각이 부분적으로 벗겨진 층에 적하 하였다(도 4A 참조). 두 분자의 방출 동역학을 평가하기 위해, 서로 다른 층에 두 분자를 함유하는 SpONGE 매트릭스를 피스톤 컨테이너에 설치하였는데, 이것은 단방향 약물 방출을 유도할 수 있었다(도 4B 참조). 약물 경로 길이 차이뿐만 아니라 수분 침투 속도의 편차가 두 약물의 순차적인 방출을 조절하는 주요 인자였다(도 4C 참조). 결과적으로, 상층에 있는 BSA-FITC 분자가 수용액에 먼저 노출됨에 따라 하층에 있는 BSA-Rho에서 관측된 것보다 더 빠르게 방출되었는데, 그 이유는 BSA-FITC의 경로 길이가 더 짧았기 때문이다(도 4D 참조). 다중 약물을 잘 분리하는 간편함 및 능력으로 인해, SpONGE 시스템은 다중 생체분자의 시공간적 전달을 위한 플랫폼 운반체로서 쉽게 적용될 것이다.The SpONGE matrix demonstrated the ability to deliver dual drugs sequentially. The SpONGE matrix was partially separated into two portions and two soluble model drugs, BSA-FITC and BSA-Rhodamine (BSA-Rho), were each added to the partially peeled layer (see FIG. To evaluate the release kinetics of the two molecules, a SpONGE matrix containing two molecules in different layers was placed in the piston container, which could lead to unidirectional drug release (see FIG. 4B). Variations in drug penetration rate as well as drug path length differences were the major factors controlling the sequential release of both drugs (see Figure 4C). As a result, the BSA-FITC molecules in the upper layer were released faster than those observed in the lower BSA-Rho as they were first exposed to aqueous solution, because the path length of BSA-FITC was shorter 4D). Due to the simplicity and ability to separate multiple drugs well, the SpONGE system will be easily applied as a platform carrier for the spatio-temporal delivery of multiple biomolecules.

SpONGE 매트릭스의 피하 이식 결과, 섬유층들 사이의 사이공간의 구조를 따라 세포 정렬이 일어났고, 반면에 침투하는 세포들은 sPCL 매트에 걸쳐 무작위로 분포하였다(도 5). 생체 내에서 세포에 대한 SpONGE 매트릭스의 독성이 없음을 이식 전에 확인하였다. 조직화 세포군은 재생 의약에서 중요한 이슈 중 하나인데, 세포 배향 및 구조적 패턴을 정확하게 모방하는 것이 손상된 기관의 기능성을 회복시키는데 매우 중요할 수 있기 때문이다. 일반적으로 복잡한 장비 및 특수 기술을 모두 필요로 하는 바이오프린팅, 패턴화된 스캐폴드의 사용 및 세포 시트 기술과 같은 다양한 접근이 세포 분포를 조직화하는데 이용되었다. 특히, SpONGE 시스템은 부가적인 복잡한 단계가 필요 없이 생체 내에서 세포 정렬을 유도할 수 있는데, 이것은 세포 배향뿐만 아니라 패턴을 조작할 수 있는 진보된 플랫폼으로서 큰 잠재력을 나타낸다.Subcutaneous implantation of the SpONGE matrix resulted in cell sorting along the interstitial space between the fibrous layers, whereas infiltrating cells were distributed randomly across the sPCL mat (Fig. 5). The absence of toxicity of the SpONGE matrix to cells in vivo was confirmed prior to implantation. Organized cell populations are an important issue in regenerative medicine because accurate mimicry of cellular orientation and structural patterns can be crucial in restoring damaged organ function. Various approaches such as bioprinting, the use of patterned scaffolds and cell sheet technology, which generally require both complex equipment and specialized techniques, have been used to organize cell distribution. In particular, SpONGE systems can induce cell alignment in vivo without the need for additional complex steps, which represents a great potential as an advanced platform for manipulating patterns as well as cell orientation.

결론적으로, 한번의 연속적인 전기방사에 의해 계층적 다층 섬유 시스템을 형성하기 위해 새로운 SpONGE 기술이 개발되었다. 전기방사 용액에 유기 또는 무기 염의 도입은 다층 섬유 구조를 자발적으로 형성하는데 적합하였다. 이 공정은 제트화된 재료의 부피 팽창을 일으켜서 스펀지 같은 구조를 형성하였다. SpONGE 매트릭스는 다중 약물의 순차적 전달, 국부 전달, 세포 분포의 조직화를 매개할 수 있는 시스템으로서 큰 잠재력을 증명하였다. SpONGE 시스템의 응용 범위는 신생혈관 형성, 사이토카인 신호전달 및 염증과 같이 시공간적 방식으로 생물학적 사건에 대한 제어를 필요로 하는 많은 분야로 확장될 수 있다.In conclusion, a new SpONGE technology has been developed to form a hierarchical multilayer fiber system by a single continuous electrospinning. The introduction of organic or inorganic salts into the electrospinning solution was suitable for spontaneously forming a multilayered fiber structure. This process caused volume expansion of the jetted material to form a sponge-like structure. The SpONGE matrix has demonstrated great potential as a system that can mediate sequential delivery of multiple drugs, local delivery, and organization of cell distribution. The application range of the SpONGE system can be extended to many areas that require control over biological events in a spatiotemporal manner, such as neovascularization, cytokine signaling and inflammation.

Claims (18)

용매에 고분자가 용해된 고분자 용액 및 이온성 염을 혼합하는 단계; 및
노즐에서 컬렉터를 향해 제트 흐름이 형성되도록, 고분자 용액과 이온성 염의 혼합물을 전기방사함으로써, 섬유로 구성되고 복수 층으로 이루어지며 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조를 자발적으로 형성하는 단계를 포함하고,
고분자 용액 및 이온성 염을 혼합한 후 전기전도도를 측정한 값은 30 내지 1000 uS/㎝이며,
고분자 용액 중 고분자의 함량은 5 내지 40 중량%이고,
고분자는 폴리카프로락톤, 폴리(락티드-코-글리콜리드), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리카보네이트, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(우레탄), 폴리에틸렌이민, 폴리(비닐알코올), 젤라틴, 키토산, 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산, 피브리노겐 중에서 선택되는 1종 이상이며,
이온성 염은 FeCl3, VCl5, NiCl2, CoCl2, MnCl2, CuCl2, ZnCl2, FeF3, VF5, NiF2, CoF2, MnF2, CuF2, ZnF2, FeBr3, VBr5, NiBr2, CoBr2, MnBr2, CuBr2, ZnBr2, FeI3, VI5, NiI2, CoI2, MnI2, ZnI2, NaIO4, KIO4, LiIO4, HIO4, LiClO4, NaClO4, KClO4, HClO4, LiBrO4, NaBrO4, KBrO4, HBrO4, 에틸아민 염산염, 도파민, 도파민 염산염, 노르에피네프린, 노르에피네프린 염산염, 트리아민 염산염 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
Mixing a polymer solution in which a polymer is dissolved in a solvent and an ionic salt; And
Spontaneously forming a multilayer structure comprising fibers and consisting of a plurality of layers and including interspace between each layer by electrospinning a mixture of the polymer solution and the ionic salt so as to form a jet flow from the nozzle to the collector and,
The value obtained by measuring the electrical conductivity after mixing the polymer solution and the ionic salt is 30 to 1000 uS / cm,
The content of the polymer in the polymer solution is 5 to 40% by weight,
The polymer may be selected from the group consisting of polycaprolactone, poly (lactide-co-glycolide), poly (vinylpyrrolidone), polycarbonate, poly (ethylene glycol), poly (urethane), polyethyleneimine, poly (vinyl alcohol) Chitosan, collagen, elastin, hyaluronic acid, fibrinogen,
The ionic salts are selected from the group consisting of FeCl 3 , VCl 5 , NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , CuCl 2 , ZnCl 2 , FeF 3 , VF 5 , NiF 2 , CoF 2 , MnF 2 , CuF 2 , ZnF 2 , FeBr 3 , 5 , NiBr 2 , CoBr 2 , MnBr 2 , CuBr 2 , ZnBr 2 , FeI 3 , VI 5 , NiI 2 , CoI 2 , MnI 2 , ZnI 2 , NaIO 4 , KIO 4 , LiIO 4 , HIO 4 , LiClO 4 , NaClO 4, KClO 4, HClO 4 , LiBrO 4, NaBrO 4, KBrO 4, HBrO 4, hydrochloride, dopamine, dopamine hydrochloride, norepinephrine, norepinephrine hydrochloride, tri-hydrochloride, characterized in that at least one member selected from A method for forming a spontaneous multilayer structure.
제1항에 있어서,
이온성 염은 전기방사 시 형성되는 섬유에 남아있는 용매와 주변 제트의 높은 전자 밀도 및 정전기적 척력을 유도하며, 이 정전기적 척력에 의해 각 층간에 사이공간을 포함하는 다층구조를 자발적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
The ionic salts induce high electron density and electrostatic repulsion of the solvent remaining in the fibers formed in the electrospinning and peripheral jets, and by this electrostatic repulsion, spontaneous formation of a multilayer structure including interspace between each layer Layer structure.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
전기방사는 한번에 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrospinning is performed continuously at one time.
제1항에 있어서,
이온성 염을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
≪ / RTI > further comprising the step of removing the ionic salt.
제1항에 있어서,
컬렉터와 노즐 사이에서 측정된 전류는 0.001 내지 0.1 mA인 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the current measured between the collector and the nozzle is from 0.001 to 0.1 mA.
제1항에 있어서,
섬유의 직경은 0.1 내지 0.7 ㎛인 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the fibers is 0.1 to 0.7 mu m.
제1항에 있어서,
다층구조는 개별 층으로 분리 가능한 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the multi-layer structure is separable into individual layers.
제1항에 있어서,
다층구조의 비체적은 100 내지 1000 ㎤/g인 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the volume ratio of the multi-layer structure is 100 to 1000 cm < 3 > / g.
제1항에 있어서,
다층구조의 접촉각은 30° 이하인 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the contact angle of the multilayer structure is 30 DEG or less.
제1항에 있어서,
다층구조의 약물 결합효율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the drug binding efficiency of the multi-layer structure is 50% or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 방법에 따라 형성된 다층구조물은 약물을 포함하는 약물전달시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the multi-layer structure formed according to the method is used in a drug delivery system comprising a drug.
제15항에 있어서,
복수의 약물이 각기 다른 층에 포함되고, 순차적으로 방출되는 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
16. The method of claim 15,
Wherein a plurality of drugs are contained in different layers and are sequentially discharged.
제1항에 있어서,
상기 방법에 따라 형성된 다층구조물은 약물, 단백질, 유전자, 세포 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 피부용 패치에 이용되는 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the multi-layer structure formed according to the method is used for a skin patch comprising at least one selected from drugs, proteins, genes, and cells.
제7항에 있어서,
상기 방법에 따라 이온성 염이 제거된 다층구조물은 약물, 단백질, 유전자, 세포 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 조직공학용 스캐폴드에 이용되는 것을 특징으로 하는 자발적 다층구조 형성방법.
8. The method of claim 7,
The method for forming a spontaneous multilayered structure according to claim 1, wherein the multi-layered structure from which the ionic salt is removed according to the above method is used in a tissue engineering scaffold comprising at least one selected from drugs, proteins, genes, and cells.
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