KR101725645B1 - Method of fabricating hydrogels with improved mechanical properties and hydrogels with improved mechanical properties thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 및 이러한 하이드로겔을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 하이드로겔 고분자 구조를 신장에 의해 선형으로 재배열하고 구조 유지를 위한 가교 결합을 통해 기계적 강도를 향상시키는 발명에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔은, 공유 결합을 이루며 신장 가능한(stretchable) 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함하고, 상기 고분자들은 신장되어 있으며, 상기 신장된 고분자들 중 상기 제 2 고분자들 간에는 양이온에 의해 가교 결합이 형성되어 있다.The present invention relates to a hydrogel having improved mechanical strength and a method for producing such a hydrogel.
The present invention relates to an invention for linearly rearranging a hydrogel polymer structure by stretching and improving mechanical strength through crosslinking for structure retention.
According to an embodiment of the present invention, a hydrogel having improved mechanical strength includes first polymers that are covalently linked and stretchable; And ionic bonding, and the polymer is elongated, and cross-linking is formed between the second polymer among the elongated polymers by a cation.

Description

기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법 및 이에 의해 제조된 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 {METHOD OF FABRICATING HYDROGELS WITH IMPROVED MECHANICAL PROPERTIES AND HYDROGELS WITH IMPROVED MECHANICAL PROPERTIES THEREOF}Technical Field [0001] The present invention relates to a method for producing a hydrogel having improved mechanical strength, and a hydrogel having improved mechanical strength and a method for producing the hydrogel,

본 발명은 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 및 이러한 하이드로겔을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogel having improved mechanical strength and a method for producing such a hydrogel.

본 발명은 하이드로겔 고분자 구조를 신장에 의해 선형으로 재배열하고 구조 유지를 위한 가교 결합을 통해 기계적 강도를 향상시키는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to an invention for linearly rearranging a hydrogel polymer structure by stretching and improving mechanical strength through crosslinking for structure retention.

하이드로겔은 조직 공학, 약물 전달, 면역 치료 등과 같은 다양한 어플리케이션으로 이용되고 있다.Hydrogels are used in a variety of applications such as tissue engineering, drug delivery, and immunotherapy.

이러한 하이드로겔의 기계적 성질은 이러한 어플리케이션의 요구사항을 충족시키는데 있어서 매우 중요한 포인트인데, 하이드로겔은 폴리머 네트워크 구조 내에 많은 양의 물을 포함하고 있기 때문에 그 기계적 강도는 떨어진다.The mechanical properties of these hydrogels are a crucial point in meeting the requirements of these applications because the hydrogels have a low mechanical strength because they contain large amounts of water in the polymer network structure.

즉, 기존의 하이드로겔은 다양한 분야에 쓰일 수 있다는 긍정적인 전망에도 불구하고 많은 양의 물을 함유하는 하이드로겔의 특성으로 인해 낮은 기계적 강도를 가지기 때문에 다양한 분야에 적용하는데에 한계점을 가지고 있다.In other words, despite the positive prospect that existing hydrogels can be used in various fields, they have limitations in application to various fields because of their low mechanical strength due to the characteristics of hydrogels containing a large amount of water.

따라서, 이러한 하이드로겔의 다양한 어플리케이션으로의 이용이 가능하도록 하이드로겔의 기계적 특성을 향상시키는 것이 매우 요구되고 있는 실정이다.Therefore, it is highly desired to improve the mechanical properties of the hydrogel such that the hydrogel can be used in various applications.

대한민국 등록특허 제 10-0962007호Korean Patent No. 10-0962007 대한민국 등록특허 제 10-1012289호Korean Patent No. 10-1012289

본 발명은 하이드로겔의 기계적 특성을 높이는 방법을 제공하고자 하며, 이러한 방법은 매우 간단한 방법을 통해서 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 방법을 통해 얻어진 기계적 특성이 향상된 하이드로겔을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a method for enhancing the mechanical properties of a hydrogel, which can be accomplished by a very simple method. Further, it is intended to provide a hydrogel having improved mechanical properties obtained by such a method.

본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법은, 공유 결합을 이루며 신장 가능한(stretchable) 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함한 하이드로겔 고분자를 준비하는 단계; 상기 하이드로겔 고분자를 신장시키는 단계; 및 양이온을 이용하여 상기 제 2 고분자들 간에 가교 결합을 형성시키는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a hydrogel having improved mechanical strength, comprising: curing a first polymer that is curable and stretchable; And preparing a hydrogel polymer containing ionic bonds and linear second polymers; Stretching the hydrogel polymer; And forming cross-links between the second polymers using cations.

상기 양이온에 의한 가교 결합은 상기 제 2 고분자들의 이온 결합보다 결합 친화력(binding affinity)이 더 강한 양이온에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.The cross-linking by the cation is preferably performed by a cation having a binding affinity stronger than an ionic bond of the second polymer.

상기 양이온은 다가 양이온이 이용되고, 상기 가교 결합에 이용되는 양이온의 종류를 변경함에 따라 하이드로겔의 기계적 강도가 변경된다. 이 경우 상기 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 증가되고, 상기 양이온의 결합 친화력이 약할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 감소된다.The cations are polyvalent cations, and the mechanical strength of the hydrogels is changed by changing the kind of cations used for the cross-linking. In this case, the higher the binding affinity of the cation, the higher the mechanical strength of the hydrogel, and the lower the binding affinity of the cation, the lower the mechanical strength of the hydrogel.

또한, 상기 신장 방향이 일방향일 경우 하이드로겔이 이방성(anisotropic) 특성을 나타내고, 상기 신장 방향이 복수의 방향일 경우 하이드로겔이 등방성(isotropic) 특성을 나타낸다.In addition, when the elongation direction is unidirectional, the hydrogel exhibits an anisotropic characteristic, and when the elongation direction is a plurality of directions, the hydrogel exhibits isotropic characteristics.

본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔은, 공유 결합을 이루며 신장 가능한(stretchable) 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함하고, 상기 고분자들은 신장되어 있으며, 상기 신장된 고분자들 중 상기 제 2 고분자들 간에는 양이온에 의해 가교 결합이 형성되어 있다.According to an embodiment of the present invention, a hydrogel having improved mechanical strength includes first polymers that are covalently linked and stretchable; And ionic bonding, and the polymer is elongated, and cross-linking is formed between the second polymer among the elongated polymers by a cation.

이 경우 상기 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들의 함유량이 높을수록 강성도가 증가한다.In this case, the stiffness increases as the content of the linear second polymer increases.

상기 양이온에 의한 가교 결합은 상기 제 2 고분자들의 이온 결합보다 결합 친화력(binding affinity)이 더 강한 양이온에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.The cross-linking by the cation is preferably performed by a cation having a binding affinity stronger than an ionic bond of the second polymer.

상기 양이온은 다가 양이온이 이용되고, 상기 가교 결합에 이용되는 양이온의 종류를 변경함에 따라 하이드로겔의 기계적 강도가 변경된다. 이 경우 상기 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 증가되고, 상기 양이온의 결합 친화력이 약할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 감소된다.The cations are polyvalent cations, and the mechanical strength of the hydrogels is changed by changing the kind of cations used for the cross-linking. In this case, the higher the binding affinity of the cation, the higher the mechanical strength of the hydrogel, and the lower the binding affinity of the cation, the lower the mechanical strength of the hydrogel.

또한, 상기 신장 방향이 일방향일 경우 하이드로겔이 이방성(anisotropic) 특성을 나타내고, 상기 신장 방향이 복수의 방향일 경우 하이드로겔이 등방성(isotropic) 특성을 나타낸다.In addition, when the elongation direction is unidirectional, the hydrogel exhibits an anisotropic characteristic, and when the elongation direction is a plurality of directions, the hydrogel exhibits isotropic characteristics.

본 발명에 따른 기계적 특성이 향상된 하이드로겔은 매우 높은 강성도를 갖는다.The hydrogels with improved mechanical properties according to the present invention have very high stiffness.

본 발명의 방법에 따르면 기계적 특성이 향상된 하이드로겔을 매우 손쉬운 방법으로 만들 수 있으며, 이를 통해 높은 강성도가 요구되는 연골 또는 뼈 재생 의학, 인공 조직 개발, 줄기세포 분화 등 기존에 하이드로겔의 이용이 어려웠던 다양한 분야에 폭넓게 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 이용이 가능하다.According to the method of the present invention, it is possible to make a hydrogel having improved mechanical properties by a very easy method, and it is difficult to use hydrogels conventionally, such as cartilage or bone regeneration medicine, artificial tissue development, stem cell differentiation, The hydrogel can be widely used in various fields according to the embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔의 제조 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔의 샘플과 비교 샘플을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로겔의 신장 정도에 따른 기계적 강도의 비교 데이터를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 하이드로겔의 신장 정도 및 추가 가교 결합 이온의 종류에 따른 수분 함유량을 나타내는 데이터이다.
도 6은 하이드로겔의 고분자 조성에 따른 응력-변형 곡선 및 강성도 데이터를 나타낸다.
도 7은 양이온의 종류에 따른 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 강성도를 나타낸다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a method for producing a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a sample of a hydrogel with improved mechanical strength and a comparative sample according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows comparative data of mechanical strength according to the degree of elongation of a hydrogel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is data showing the degree of elongation of the hydrogel prepared according to one embodiment of the present invention and the water content according to the kind of the additional crosslinking ion.
6 shows the stress-strain curves and stiffness data according to the polymer composition of the hydrogel.
Fig. 7 shows the stiffness of the hydrogel according to the embodiment of the present invention according to the kind of cation.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.The following description provides a simplified description of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of embodiments of the invention. This section is not a comprehensive overview of all possible embodiments and is not intended to identify key elements or to cover the scope of all embodiments of all elements. Its sole purpose is to present the concept of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

본 발명은 하이드로겔 고분자 구조를 신장에 의해 선형으로 재배열하고 구조 유지를 위한 가교 결합을 통해 기계적 강도를 향상시키는 발명에 관한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 하이드로겔은 기계적 강성도가 매우 우수하여 다양한 어플리케이션에 이용이 가능하다.The present invention relates to an invention for linearly rearranging a hydrogel polymer structure by stretching and improving mechanical strength through crosslinking for structure retention. That is, the hydrogel according to the present invention has excellent mechanical rigidity and can be used in various applications.

이하에서는 먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법을 설명하고, 이후 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔을 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a method of manufacturing a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법의 순서도이다.1 is a flow chart of a method for manufacturing a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 보는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법은, 공유 결합을 이루며 신장 가능한(stretchable) 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함한 하이드로겔 고분자를 준비하는 단계(S 110); 상기 하이드로겔 고분자를 신장시키는 단계(S 120); 및 양이온을 이용하여 상기 제 2 고분자들 간에 가교 결합을 형성시키는 단계(S130)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method for producing a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention includes: first polymers that are stretchable in a covalent bond; (S110) preparing a hydrogel polymer comprising linear second polymers and forming ionic bonds; Stretching the hydrogel polymer (S 120); And forming cross-linking between the second polymers using a cation (S130).

S 110 단계에서는 공유 결합을 이루며 신장 가능한 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함한 하이드로겔 고분자를 준비한다.In step S 110, first polymers capable of extending and forming a covalent bond; And a hydrogel polymer containing ionic bonds and linear second polymers are prepared.

제 1 고분자는 공유 결합을 이루고 있는 고분자로서 신장 가능한 고분자이면 이용 가능하며, 일 예로는 폴리아크릴아마이드(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 등이 이용될 수 있다.The first polymer may be a polymer which is covalently bonded and can be extended, and examples thereof include polyacrylamide (PAM), polyethylene glycol (PEG), and the like.

제 2 고분자는 이온 결합을 이루고 있는 고분자로서 선형 형태를 갖는 고분자이면 이용 가능하다. 일 예로는 알지네이트(alginate) 등이 이용될 수 있다.The second polymer is a polymer having an ionic bond and can be used as long as it has a linear form. For example, alginate or the like may be used.

하이드로겔 고분자는 위에서 설명한 제 1 고분자들 및 제 2 고분자들을 포함하고 있는 고분자이다.The hydrogel polymer is a polymer containing the first and second polymers described above.

S 120 단계에서는 준비된 하이드로겔 고분자를 신장시킨다. 하이드로겔 고분자를 일정한 사이즈로 자른 후 물리적인 힘을 통해 하이드로겔 고분자는 신장시키게 된다.In step S 120, the prepared hydrogel polymer is stretched. After the hydrogel polymer is cut to a certain size, the hydrogel polymer is stretched through physical force.

하이드로겔 고분자의 신장 방법은 특별한 제한은 없으며 일반적으로 2배 내지 3배로 신장시킨다.The method of stretching the hydrogel polymer is not particularly limited and is generally stretched by 2 to 3 times.

S 130 단계에서는 양이온을 이용하여 제 2 고분자들 가교에 이용된 기존의 양이온을 대체하거나 제2 고분자들 간에 추가적인 가교 결합(crosslinking)을 형성시킨다. 이러한 이차 가교 결합에 의해 하이드로겔 고분자가 신장된 상태에서 그 신장 상태가 유지될 수 있으며, 동시에 추가적인 가교 결합에 의해 기계적 강도가 향상되는 것이다.In step S 130, cations are used to replace existing cations used for crosslinking the second polymers or to form additional crosslinking between the second polymers. Such secondary crosslinking can maintain the elongation state of the hydrogel polymer in an elongated state, and at the same time, the mechanical strength is improved by additional crosslinking.

S 130 단계에서는 신장된 하이드로겔 고분자를 양이온을 포함한 용액에 넣어줌으로써 용액에 포함되어 있던 양이온에 의해 가교 결합이 일어나게 된다.In step S 130, the elongated hydrogel polymer is put into a solution containing a cation, whereby cross-linking occurs due to the cation contained in the solution.

정리하면, 본 발명의 S 120 단계 및 S 130 단계는 제 1 고분자 및 제 2 고분자를 신장시켜 선형으로 재배열하고, 이후 양이온을 통해 2차적인 가교 결합을 고분자 네트워크 사이에 형성시키는 프로세스이며, 이러한 양이온을 이용한 2차적인 가교 결합 프로세스를 RsC 프로세스(Remodeling and secondary crosslinking process)라고 지칭한다. 즉, 이러한 프로세스를 통해 신장 이후 신장력을 제거하여도 선형 리모델링 구조가 유지되며, 최종적으로는 하이드로겔 고분자의 기계적 강성도가 향상되게 된다.In summary, steps S 120 and S 130 of the present invention are processes in which a first polymer and a second polymer are elongated and rearranged in a linear manner, and then a secondary crosslinking is formed between the polymer networks through cations. The secondary crosslinking process using cations is referred to as the RsC process (Remodeling and secondary crosslinking process). That is, even if the stretching force is removed after elongation through such a process, the linear remodeling structure is maintained, and finally, the mechanical stiffness of the hydrogel polymer is improved.

한편, 추가적으로 S 140 단계로서 가교 결합이 이루어진 하이드로겔을 DI 워터를 이용해 세척하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, the step S 140 may further include washing the cross-linked hydrogel with DI water.

본 발명의 내용에 따르면, 양이온에 의한 추가적인 가교 결합은 제 2 고분자들 간에 원래부터 이루어져 있던 이온 결합보다 결합 친화력(binding affinity)이 더 강한 양이온을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 결합 친화력이 강한 양이온을 이용해 가교 결합됨으로써 신장력 제거 이후에도 계속하여 신장 상태를 계속 유지하며, 또한 기계적 강성도 훨씬 커지게 된다.According to the content of the present invention, the additional crosslinking by the cation is preferably carried out by using a cation having a stronger binding affinity than the ionic bond originally formed between the second polymer, and a cation having such a strong binding affinity By crosslinking, the elongation continues to be maintained even after the elongation force is removed, and the mechanical stiffness becomes much larger.

본 발명의 추가적인 가교 결합에 이용되는 양이온은 다가(multivalent) 양이온이 이용되는 것이 바람직하며, 일반적으로 Ca2+, Ba2+, Al3+, Fe3+ 등이 이용될 수 있다.The cations used in the further crosslinking of the present invention are preferably multivalent cations, and Ca 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Fe 3+ and the like can be generally used.

이러한 가교 결합에 이용되는 양이온의 종류를 변경함에 따라서 하이드로겔의 기계적 강도는 변경될 수 있으며, 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 증가되고, 양이온의 결합 친화력이 약할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 감소된다. 예시적으로 이온 결합 친화력은 Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+ 순서로 정리될 수 있다.The mechanical strength of the hydrogel may be changed by changing the kind of the cation used for the crosslinking. As the binding affinity of the cation increases, the mechanical strength of the hydrogel increases, and as the binding affinity of the cation decreases, The mechanical strength of the gel is reduced. Illustratively, the ion binding affinities can be summarized in the order of Fe 3+ > Al 3+ > Ba 2+ > Ca 2+ .

한편, 본 발명에서 신장 방향은 매우 중요한 포인트가 될 수 있다. 일반적으로 신장 방향은 일방향(unidirectional)으로 신장될 수 있으며, 도 2에서와 같이 일방향으로 신장되는 경우 신장 방향과 평행한 방향으로의 기계적 강성도는 매우 높지만, 신장 방향과 수직한 방향으로의 기계적 강성도는 원래 하이드로겔에 비해서는 높지만 신장방향과 평행한 방향에 비해서는 상대적으로 낮게 된다. On the other hand, the stretching direction in the present invention can be a very important point. Generally, the elongation direction can be unidirectionally elongated. When the elongation is unidirectional as shown in FIG. 2, the mechanical rigidity in the direction parallel to the elongation direction is very high, but the mechanical rigidity in the direction perpendicular to the elongation direction Is higher than that of the original hydrogel, but relatively lower than the direction parallel to the elongation direction.

즉, 신장 방향이 일방향일 경우에는 하이드로겔이 이방성(anisotropic) 특성을 나타내게 된다.That is, when the elongation direction is unidirectional, the hydrogel exhibits anisotropic characteristics.

이에 반하여 신장 방향이 복수의 방향일 경우 하이드로겔은 더이상 이방성을 나타내지 아니하며, 신장 방향이 많으면 많을수록 점점 더 거의 등방성(isotropic)에 가까운 특성을 나타낸다.On the other hand, when the elongation direction is a plurality of directions, the hydrogel no longer exhibits anisotropy, and the more elongated the elongation direction, the more nearly isotropic characteristic is exhibited.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔의 제조 방법의 모식도이다.2 is a schematic view of a method for producing a hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention.

도 2의 b)에서 보는 것처럼 신장 과정을 통해 고분자 사실을 선형으로 재배열 한 후, c)에서 보는 것처럼 양이온을 이용해 추가적인 가교 결합이 이루어져 재배열된 고분자 네트워크를 고정시킬 수 있게 된다. 이 부분은 아래의 구체적인 실시예에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.As shown in FIG. 2 b), after the polymer molecules are linearly rearranged through the elongation process, additional crosslinks are formed by using cations as shown in c), thereby fixing the rearranged polymer network. This part will be further described in the following specific embodiments.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법에 대해서 설명하였으며, 이하에서는 이러한 방법에 의해 제조된 기계적 강도가 향상된 하이드로겔에 대해서 설명하도록 하겠다. 이경우 위에서 설명한 내용과 중복되는 부분에 대해서는 추가적인 설명은 생략하도록 하겠다.A hydrogel manufacturing method with improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, a hydrogel having improved mechanical strength produced by such a method will be described. In this case, the description overlapping with the above description will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔은, 공유 결합을 이루며 신장 가능한 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함한다. 또한, 이러한 고분자들은 모두 신장되어 있으며, 신장된 고분자들 중 제 2 고분자들 간에는 양이온에 의한 가교 결합이 형성되어 있다.A hydrogel having improved mechanical strength according to an embodiment of the present invention includes first polymers capable of stretching in a covalent bond; And second polymers that are linear in ionic bonding. These polymers are all elongated, and cross-linking by cation is formed between the second polymer of the elongated polymers.

도 2의 c)에서 보는 것처럼, 고분자들은 신장되어 있으며 신장된 고분자들 중 제 2 고분자들 간에는 추가적으로 양이온에 의한 가교 결합이 형성되어 최종적으로 하이드로겔이 신장된 상태를 유지하는 구조를 갖는다.As shown in FIG. 2 c, the polymers are elongated, and cross-linking by cation is further formed between the second polymer of the elongated polymers, so that the hydrogel remains in a stretched state at the end.

이 경우 양이온에 의한 추가적인 가교 결합은 제 2 고분자들 간에 원래부터 이루어져 있던 이온 결합보다 결합 친화력(binding affinity)이 더 강한 양이온을 이용하는 것이 바람직하며, 양이온은 다가 양이온이 이용되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable to use a cation having a stronger binding affinity than the ionic bond originally formed between the second polymers, and a polyvalent cation is preferably used as the cation for the additional crosslinking by the cation.

한편, 가교 결합에 이용되는 양이온의 종류를 변경함에 따라서 하이드로겔의 기계적 강도는 변경될 수 있으며, 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 증가되고, 양이온의 결합 친화력이 약할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 감소된다.On the other hand, the mechanical strength of the hydrogel can be changed by changing the kind of cation used for crosslinking, and as the binding affinity of the cation is strong, the mechanical strength of the hydrogel is increased, and as the binding affinity of the cation is weak, The mechanical strength of the hydrogel is reduced.

또한, 하이드로겔의 신장 방향이 일방향일 경우에는 이방성 특성을 나타내나, 신장 방향이 복수 방향일 경우에는 등방성에 가까운 특성을 나타내게 된다.Further, when the stretching direction of the hydrogel is unidirectional, it exhibits anisotropic characteristics, but when the stretching direction is a plurality of directions, it exhibits a property close to isotropy.

이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용에 대해 추가적으로 상세하게 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the details of the present invention will be described in detail with reference to specific embodiments.

먼저 본 발명의 구체적인 실시예에서 사용된 물질의 리스트는 아래와 같다.First, the list of materials used in the specific embodiment of the present invention is as follows.

사용된 물질 목록: Alginic acid sodium salt from brown algae (Sigma), acrylamide (Sigma), ammonium persulphate (Sigma-Aldrich), N,N-methylenebisacrylamide; MBAA (Sigma), N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA, Sigma), calcium sulphate (Samchun), calcium chloride dihydrate (=99%, Sigma-Aldrich), barium chloride dihydrate (>99.0%, Kanto), aluminum chloride hexahydrate (Fluka), and iron nitrate nonahydrate (Sigma Aldrich)List of substances used: Alginic acid sodium salt from brown algae (Sigma), acrylamide (Sigma), ammonium persulphate (Sigma-Aldrich), N, N-methylenebisacrylamide; (99.0%, Sigma-Aldrich), barium chloride dihydrate (> 99.0%, Kanto), N, N ', N'- ), aluminum chloride hexahydrate (Fluka), and iron nitrate nonahydrate (Sigma Aldrich)

제 1 고분자 물질로는 폴리아크릴아마이드를 이용하였고, 제 2 고분자 물질로는 알지네이트를 이용하였고, 이들로 이루어진 제조 고분자(alginate/polyacrylamide hybrid hydrogel)를 제조하였다.Polyacrylamide was used as the first polymer material, alginate was used as the second polymer material, and alginate / polyacrylamide hybrid hydrogel was prepared.

제조 과정은 일정한 조성의 농도로 알지네이트/아크릴아마이드 스톡(stock) 솔루션을 만들고, 만들어진 솔루션에 APS(4wt% of acrylamide) - MBAA(0.06wt% of acrylamide) - TMEDA(0.25wt% of acrylamide) - CaSO4(13.28wt% of alginate) 순으로 넣고 혼합하였다. 다음으로 만들어진 졸 상태의 혼합물을 일정한 두께로 유리판 사이에 놓은 뒤 264nm, 6W의 조건에서 1시간 동안 조사하여 가교시켰으며, 칼슘 이온의 충분한 확산을 위해 실온 조건에서 하루 동안 보관하였다.The manufacturing process was to prepare an alginate / acrylamide stock solution at a constant composition concentration and add APS (4 wt% of acrylamide) - MBAA (0.06 wt% of acrylamide) - TMEDA (0.25 wt% of acrylamide) 4 (13.28 wt% of alginate). Next, the sol mixture was irradiated at 264 nm and 6 W for 1 hour and crosslinked. The calcium ion was stored at room temperature for one day.

위에서 설명한 방법으로 하이드로겔을 준비하였고, 하이드로겔을 일정한 사이즈로 자른 뒤 신장 과정을 거친 후 겔을 고정시켰으며, 고정된 늘어난 하이드로겔을 100mM의 2가 또는 3가 양이온 수용액에 넣어준 뒤 1시간 동안 추가적인 가교를 시켰다. 1시간 이후 하이드로겔을 꺼낸 후 DI 워터를 이용하여 표면에 묻은 용액을 세척하여 최종적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔을 합성 제조하였다.The hydrogel was prepared by the method described above, and the hydrogel was cut to a predetermined size, and after the elongation process, the gel was fixed. The immobilized gel was immersed in an aqueous solution of 100 mM of divalent or trivalent cation, Lt; / RTI > After 1 hour, the hydrogel was taken out, and the solution on the surface was washed with DI water to finally prepare a hydrogel having improved mechanical strength according to one embodiment of the present invention.

알지네이트/아크릴아마이드 하이드로겔은 매우 신장력이 뛰어나며 가역적인 구조적 특성을 갖는다. 도 2의 a)와 b)에서 보는 것처럼 신장에 의해 알지네이트/아크릴아마이드 하이드로겔은 선형으로 리모델링될 수 있으며, 신장력을 제거하면 다시 랜덤하게 꼬인 형태로 돌아간다. 이 하이드로겔은 폴리아크릴아마이드로 인한 높은 신장성과 알지네이트의 이온결합을 통한 효율적인 에너지 소실이 이루어져 높은 기계적 강도를 가진다. 또한 알지네이트 가교에 사용되는 이온의 종류를 바꾸어 줌으로써 강성도 또한 조절이 가능하다는 장점을 가지고 있다.The alginate / acrylamide hydrogel is highly stretchable and has reversible structural properties. As shown in FIGS. 2 a) and b), the alginate / acrylamide hydrogel can be remodeled linearly by stretching, and once the stretching force is removed, the alginate / acrylamide hydrogel returns to its randomly twisted form. This hydrogel has high mechanical strength due to high elongation due to polyacrylamide and efficient energy dissipation through ionic bonding of alginate. It also has the advantage that the stiffness can be controlled by changing the kind of ions used in the alginate crosslinking.

본 발명의 실시예에서는 알지네이트/아크릴아마이드 하이드로겔의 이러한 특성을 이용하여 신장 및 추가적인 가교를 통해 매우 손쉬운 방법으로 알지네이트/아크릴아마이드 하이드로겔의 강성도를 높일 수 있었다.In this embodiment of the present invention, the stiffness of the alginate / acrylamide hydrogel can be increased in a very easy manner by elongation and additional crosslinking by using this property of the alginate / acrylamide hydrogel.

도 2에서 보는 것처럼, 먼저 만들어진 알지네이트/폴리아크릴아마이드를 신장 해줌으로서 랜덤하게 꼬여있던 알지네이트 고분자 사슬이 선형으로 펴지게 된다. 이때 선형으로 펴지는 과정에서 초기 황산칼슘을 통해 가교되지 않았던 알지네이트 사슬간의 거리가 가까워지게 된다. 뒤 이어서 양이온 용액에 늘어난 상태로 고정된 하이드로겔을 넣어주고 일정시간 반응을 시켜주면 이온상태로 존재하는 양이온이 하이드로겔 안으로 들어가게 되고 선형으로 펴지는 과정에서 가교되지 않았던 알지네이트 사슬사이로 들어가 이온결합을 하게 된다. 또한, 칼슘이온보다 알지네이트와 친화력이 높은 이온을 사용할 경우, 기존에 결합하고 있던 칼슘이온이 친화력이 더 높은 이온으로 대체된다. 이 과정을 거치면 알지네이트의 결합 밀도가 높아지게 되고 높아진 결합 밀도로 인해 강성도가 증가하였다.As shown in FIG. 2, the previously formed alginate / polyacrylamide is elongated, and the randomly twisted alginate polymer chains are linearly expanded. At this time, the distance between the alginate chains, which were not crosslinked through the initial calcium sulfate, in the course of linear expansion becomes close to each other. After the hydrogel is immersed in the cation solution, the immobilized hydrogel is put into the hydrogel. When the reaction is performed for a predetermined time, the cation existing in the ion state enters into the hydrogel. During the linear expansion process, do. Further, when an ion having higher affinity with alginate than calcium ion is used, the calcium ions which have been previously bound are replaced by ions having higher affinity. Through this process, the bond density of the alginate was increased and the stiffness was increased due to the increased bond density.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 강도가 향상된 하이드로겔의 샘플과 비교 샘플을 도시한다.FIG. 3 shows a sample of a hydrogel with improved mechanical strength and a comparative sample according to an embodiment of the present invention.

a)를 살펴보면, control은 신장되지 아니한 경우의 Ca-alginate/PAM 하이드로겔의 모습이고, 2x/Ca-alginate/PAM은 200% 신장한 이후 힘을 제거한 경우의 모습이다. 신장한 이후 신장력을 제거하면 다시 원상태로 복귀하는 모습을 확인할 수 있었다. 다음으로 2x/Ba-alginate/PAM은 200% 신장한 이후 Ba2+ 이온에 의해 추가적인 가교 결합을 한 경우의 실시예이며, 3x/Ba-alginate/PAM은 300% 신장한 이후 Ba2+ 이온에 의해 추가적인 가교 결합을 한 경우의 실시예이다. 2x/Ba-alginate/PAM의 경우에는 200% 신장한 이후 약 175%의 신장 상태를 유지하였으며, 3x/Ba-alginate/PAM의 경우에는 300% 신장한 이후 약 225%의 신장 상태를 유지함을 확인하였다. 이러한 내용을 통해, 신장된 하이드로겔 고분자 네트워크는 알지네이트 고분자 체인의 추가적인 이온 가교 결합에 의해 신장 상태가 유지됨을 확인하였다.a), control is the appearance of Ca-alginate / PAM hydrogel when not elongated, and 2x / Ca-alginate / PAM is 200% elongation after removal of force. After the kidneys were removed, the kidneys were returned to their original state. Next, the 2x / Ba-alginate / PAM is an embodiment in a case where an additional cross-linked by a 200% elongation after a Ba 2+ ion, 3x / Ba-alginate / PAM is after 300% elongation Ba 2+ ions In the case of performing additional crosslinking. In the case of 2x / Ba-alginate / PAM, the elongation was maintained at about 175% after 200% elongation. In the case of 3x / Ba-alginate / PAM elongation was about 225% Respectively. From these results, it was confirmed that the elongated hydrogel polymer network maintained the elongation state by the additional ionic crosslinking of the alginate polymer chain.

도 3의 b)는 신장 단계를 거치지 아니한 경우의 하이드로겔의 모습이며, c)는 300% 신장 단계를 거친 이후의 하이드로겔의 모습이다. 이는 형광 현미경 이미지로서, 도 3의 c)에서 볼 수 있는 것처럼, 하이브리드 하이드로겔에서 랜덤한 고분자 네트워크는 신장 단계 및 추가적인 이온 가교 결합을 거친 이후 선형의 네트워크 구조로 리모델링 되었음을 하이드로겔 내부에 담지한 형광 실리카 파티클의 배열을 통해 간접적으로 확인할 수 있었다.3 (b) is a view of the hydrogel when the elongation step is not performed, and c) is a view of the hydrogel after the elongation of 300%. This is an image of a fluorescence microscope. As can be seen in FIG. 3 (c), a random polymer network in the hybrid hydrogel is remodeled into a linear network structure after elongation and additional ion crosslinking, It was confirmed indirectly through the arrangement of silica particles.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로겔의 신장 정도에 따른 기계적 강도의 비교 데이터를 도시한다.Figure 4 shows comparative data of mechanical strength according to the degree of elongation of a hydrogel according to an embodiment of the present invention.

도 4의 a)의 경우 신장 정도에 따른 하이브리드 하이드로겔의 응력-변형(stress-strain) 곡선을 도시한다. 인장 실험에 의해 하이드로겔의 강성도를 측정하였으며, 인장 실험은 상온에서 수 분내의 짧은 시간 동안 이루어졌다. 도 4의 a)에서 보는 것처럼, 신장률이 증가함에 따라 응력이 증가함을 확인할 수 있었고, b)에서 보는 것처럼 추가적인 가교 결합에 의해 신장률에 따라 탄성 계수(elastic modulus)가 급격히 증가함을 확인할 수 있었다. b)의 경우에는 신장 방향과 동일한 방향에서의 탄성 계수 결과이며, c)의 경우는 신장 방향과 수직 방향의 탄성 계수 결과로서, 수직 방향의 경우에는 탄성 계수가 신장률이 증가함에 따라 감소함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 RsC 하이드로겔의 경우 일방향으로 신장하였을 때 이방성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 마지막으로 d)는 신장률에 따른 수평과 수직 방향의 강성도 비율로서 신장률이 클수록 더욱 커짐을 확인할 수 있었다.4 shows a stress-strain curve of the hybrid hydrogel according to the degree of elongation in the case of Fig. 4 (a). Strength of the hydrogel was measured by tensile test. The tensile test was carried out at room temperature for a short time within a few minutes. As shown in FIG. 4 (a), it can be seen that the stress increases as the elongation increases, and it can be seen that the elastic modulus increases sharply according to elongation by the additional crosslinking as shown in b) . In the case of b), the result is the elastic modulus in the same direction as the elongation direction, and in the case of c), the modulus of elasticity in the elongation direction and vertical direction is decreased. I could. As a result, it was confirmed that RsC hydrogel exhibits anisotropy when elongated in one direction. Finally, d) is the ratio of the stiffness in the horizontal and vertical directions according to the elongation.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 하이드로겔의 신장 정도 및 추가 가교 결합 이온의 종류에 따른 수분 함유량을 나타내는 데이터이다. 도 5에서 확인할 수 있는 것처럼, 신장 정도 및 추가 가교 결합 이온의 종류와 상관없이 하이드로겔의 수분 변화량은 없음을 확인할 수 있었으며, 이는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 하이드로겔의 강성도 증가가 수분의 함유량과는 무관함을 나타내며, 결국 신장 및 추가적인 이온 가교 결합에 기인한 것임을 나타낸다.FIG. 5 is data showing the degree of elongation of the hydrogel prepared according to one embodiment of the present invention and the water content according to the kind of the additional crosslinking ion. As can be seen from FIG. 5, it was confirmed that there was no change in the water content of the hydrogel regardless of the degree of elongation and the type of the additional crosslinking ion. The increase in the stiffness of the hybrid hydrogel according to the embodiment of the present invention, , Indicating that it is due to extension and additional ionic crosslinking.

도 6은 하이드로겔의 고분자 조성에 따른 응력-변형 곡선 및 강성도 데이터를 나타낸다. 도 6의 a) 및 b)의 경우에는 총 고분자 조성을 14wt%로 고정시키고 알지네이트와 폴리아크릴아마이드 조성을 상대적으로 변화시킨 결과이고, c) 및 d)의 경우에는 폴리아크릴아마이드 조성을 12wt%로 고정시키고 알지네이트의 조성을 변화시킨 결과이다. 결과에서 확인할 수 있는 것처럼, 알지네이트의 양이 많을수록 강성도는 증가함을 확인할 수 있었으며, 이 경우 변형도는 감소함을 확인할 수 있었다. 결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로겔은 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들의 함유량이 높을수록 강성도가 증가하게 된다.6 shows the stress-strain curves and stiffness data according to the polymer composition of the hydrogel. In the cases of FIGS. 6A and 6B, the total polymer composition was fixed at 14 wt% and the alginate and polyacrylamide compositions were relatively changed. In the case of c) and d), the polyacrylamide composition was fixed at 12 wt% Of the composition. As can be seen from the results, it was confirmed that the stiffness increases with the amount of alginate, and the strain is decreased in this case. As a result, the hydrogel according to an embodiment of the present invention forms an ionic bond, and the stiffness of the hydrogel increases as the content of the linear second polymer increases.

도 7은 양이온의 종류에 따른 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 강성도를 나타낸다. 도 7에서 보는 것처럼 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도(탄성 계수)가 증가됨을 확인하였으며, 이온 결합 친화력은 Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+ 순서로 정리되므로 탄성계수도 같은 순서로 더욱 큰 값을 나타내었다.Fig. 7 shows the stiffness of the hydrogel according to the embodiment of the present invention according to the kind of cation. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the mechanical strength (elastic modulus) of the hydrogel was increased as the binding affinity of the cation was increased, and the ion binding affinity was summarized in the order of Fe 3+ > Al 3+ > Ba 2+ > Ca 2+ And the elastic modulus showed a larger value in the same order.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 강성도를 확인하는 실험 사진이다. 도 8의 윗쪽 사진은 신장 및 추가 가교 결합을 하지 않은 Ca-alginate/PAM 하이드로겔의 모습이고, 도 8의 아래쪽 사진은 신장 및 추가 가교 결합(RsC 프로세스)을 적용시킨 하이드로겔의 모습이다. 사진에서 확인할 수 있듯이, 신장 및 추가 가교 결합(RsC 프로세스)을 적용시킨 하이드로겔의 경우 클램프에 의해 지지되었을 때 지지되지 않은 끝단이 중력에 의해 구부러지지 아니하는 모습을 확인할 수 있었고, 다른 물체가 위로 올려진 경우에서도 구부러지지 아니함을 확인하였다. 이는 결국, 신장 및 추가 결합(RsC 프로세스)을 통해 하이드로겔의 강성도가 증가되었기 때문이다.8 is a photograph of an experiment for checking the stiffness of the hydrogel according to the embodiment of the present invention. 8 is a view of a Ca-alginate / PAM hydrogel not subjected to elongation and further cross-linking, and the lower photograph of FIG. 8 shows a hydrogel applied with elongation and additional cross-linking (RsC process). As can be seen in the photograph, hydrogels applied with elongation and additional crosslinking (RsC process) showed that the unsupported ends were not bent by gravity when they were supported by the clamp, And it was confirmed that it was not bent even when it was raised. This is because the rigidity of the hydrogel is increased through extension and additional bonding (RsC process).

본 발명에 따른 하이드로겔은 조직공학 즉 재생의학에서 줄기세포 분화에서 기존에 도달하지 못했던 연골이나 뼈와 같이 높은 강성도가 요구되는 부분으로의 적용이 가능할 것이라는 긍정적인 전망을 가지고 있다. 또한, 본 발명에 따른 하이드로겔이 가지는 이방성의 특성을 이용해 근육세포와 같이 이방성으로 자라는 세포의 분화에도 이용될 수 있을 것이다. 그리고 본 발명에 따른 하이드로겔은 생체적합성 고분자로서 인공장기, 예를 들면 연골 같은 부분을 대체하는 물질로서 사용할 수도 있을 것이다. The hydrogel according to the present invention has a positive prospect that it can be applied to a region where high stiffness such as cartilage or bone, which has not yet been reached in stem cell differentiation in tissue engineering, regenerative medicine, is required. In addition, the hydrogel according to the present invention may be used for the differentiation of anisotropic cells such as muscle cells by using the anisotropic property of the hydrogel according to the present invention. The hydrogel according to the present invention may be used as a biocompatible polymer as a substitute for artificial organs such as cartilage.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (17)

공유 결합을 이루며 신장 가능한(stretchable) 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함한 하이드로겔 고분자를 준비하는 단계;
상기 하이드로겔 고분자를 신장시키는 단계; 및
다가 양이온을 이용하여 상기 제 2 고분자들 간에 가교 결합을 형성시키는 단계를 포함하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
First polymers that are curable and stretchable; And preparing a hydrogel polymer containing ionic bonds and linear second polymers;
Stretching the hydrogel polymer; And
And forming crosslinks between the second polymers using polyvalent cations.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
제 1 항에 있어서,
상기 양이온에 의한 가교 결합은 상기 제 2 고분자들의 이온 결합보다 결합 친화력(binding affinity)이 더 강한 양이온에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the crosslinking by the cation is carried out by a cation having a binding affinity stronger than an ionic bond of the second polymer.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 가교 결합에 이용되는 양이온의 종류를 변경함에 따라 하이드로겔의 기계적 강도가 변경되는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the mechanical strength of the hydrogel is changed by changing the kind of the cation used for the cross-linking.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
제 4 항에 있어서,
상기 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 증가되는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Characterized in that the mechanical strength of the hydrogel is increased as the binding affinity of the cation is stronger.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
제 4 항에 있어서,
상기 양이온의 결합 친화력이 약할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 감소되는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Characterized in that the mechanical strength of the hydrogel is reduced as the binding affinity of the cation is weaker.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
제 1 항에 있어서,
상기 신장 방향이 일방향일 경우 하이드로겔이 이방성(anisotropic) 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the hydrogel exhibits anisotropic characteristics when the stretching direction is unidirectional.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
제 1 항에 있어서,
상기 신장 방향이 여러 방향일 경우 하이드로겔이 등방성(isotropic) 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔 제조 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the hydrogel exhibits isotropic characteristics when the elongation direction is in a plurality of directions.
A method for producing a hydrogel having improved mechanical strength.
공유 결합을 이루며 신장 가능한(stretchable) 제 1 고분자들; 및 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들을 포함하고,
상기 고분자들은 신장되어 있으며,
상기 신장된 고분자들 중 상기 제 2 고분자들 간에는 다가 양이온에 의해 가교 결합이 형성되어 있는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
First polymers that are curable and stretchable; And second polymers that are linear in ionic bonding,
The polymers are elongated,
Wherein the second polymer has cross-linking formed by multivalent cations among the stretched polymers,
Hydrogel with improved mechanical strength.
제 9 항에 있어서,
상기 양이온에 의한 가교 결합은 상기 제 2 고분자들의 이온 결합보다 결합 친화력(binding affinity)이 더 강한 양이온에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
10. The method of claim 9,
Wherein the crosslinking by the cation is carried out by a cation having a binding affinity stronger than an ionic bond of the second polymer.
Hydrogel with improved mechanical strength.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 가교 결합에 이용되는 양이온의 종류를 변경함에 따라 하이드로겔의 기계적 강도가 변경되는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
10. The method of claim 9,
Characterized in that the mechanical strength of the hydrogel is changed by changing the kind of the cation used for the cross-linking.
Hydrogel with improved mechanical strength.
제 12 항에 있어서,
상기 양이온의 결합 친화력이 강할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 증가되는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
13. The method of claim 12,
Characterized in that the mechanical strength of the hydrogel is increased as the binding affinity of the cation is stronger.
Hydrogel with improved mechanical strength.
제 12 항에 있어서,
상기 양이온의 결합 친화력이 약할수록 상기 하이드로겔의 기계적 강도가 감소되는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
13. The method of claim 12,
Characterized in that the mechanical strength of the hydrogel is reduced as the binding affinity of the cation is weaker.
Hydrogel with improved mechanical strength.
제 9 항에 있어서,
상기 신장 방향이 일방향일 경우 하이드로겔이 이방성(anisotropic) 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
10. The method of claim 9,
Characterized in that the hydrogel exhibits anisotropic characteristics when the stretching direction is unidirectional.
Hydrogel with improved mechanical strength.
제 9 항에 있어서,
상기 신장 방향이 복수의 방향일 경우 하이드로겔이 등방성(isotropic) 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
10. The method of claim 9,
Characterized in that the hydrogel exhibits isotropic characteristics when the stretching direction is a plurality of directions.
Hydrogel with improved mechanical strength.
제 9 항에 있어서,
상기 이온 결합을 이루며 선형의 제 2 고분자들의 함유량이 높을수록 강성도가 증가하는 것을 특징으로 하는,
기계적 강도가 향상된 하이드로겔.
10. The method of claim 9,
And the stiffness is increased as the content of the linear second polymer is higher,
Hydrogel with improved mechanical strength.
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