KR101791241B1 - 카테콜 아민 기반의 다기능성 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

카테콜 아민 기반의 다기능성 필름 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아민기(-NH)를 함유하는 고분자, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 양면성 필름은 분리막으로써 액상과 기상의 계면을 분리할 수 있으며, 생체 재료로써 지혈제로 응용될 수 있고 방수제로 사용 가능하며, 효소를 통해 온화한 조건에서 필름을 제조할 경우 단백질 및 세포를 내포하는 다기능성 필름을 만들 수 있어 생촉매로 활용될 수 있다. 이에, 본 발명의 다기능성 필름은 가격이 저렴하고 제작이 간단하며 친환경적이고, 기존의 분리막 소재를 대체하는 새로운 분리막으로써 고부가 가치를 가진다.

Description

카테콜 아민 기반의 다기능성 필름 및 이의 제조 방법{Catecholamine-based versatility film and a preparation method thereof}
본 발명은 아민기(-NH)를 함유하는 고분자, 및 페놀(phenol) 또는 카테콜(catechol)이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법에 관한 것이다.
최근 세계적으로 기존의 석유자원의존도가 높았던 기존 화학산업에 있어서, 석유 자원을 대신하여 바이오매스를 주원료로 사용하고 바이오촉매인 효소 및 효소를 발현하는 세포를 활용하여 상대적은 온화한 조건에서 정밀한 구조를 제어하면서 원하는 화학물질을 고효율로 수득할 수 있는 산업바이오 분야가 급부상하고 있다.
바이오 촉매인 효소는 초정밀성, 특이성, 선택성, 고효율성 등이 뛰어나서, 다양한 산업분야에 적용될 수 있으며, 고온, 고압, 유기용매 등의 특수한 반응 조건에서도 촉매반응을 할 수 있게 하여 산업적 적용 범위가 넓다. 기존에 사용되었던 바이오 촉매들의 효소반응을 위해서는 효소를 세포에서 발현하고 정제해서 사용하고, 정제된 효소를 통해 특정한 반응을 보내기 위해서는 고정화와 안정화를 거쳐야만 했다.
따라서, 효소로만 바이오촉매로 사용하는 경우, 효소생산 및 정제비용이 많이 들고, 고정화 과정에서 효소 활성이 낮아지거나 안정성이 저해될 수 있는 단점이 많았다. 이 단점들을 보안하기 위해 미생물 자체를 고정화하여 바이오 촉매로 사용하는 연구들이 진행되었으며, 이 연구들은 미생물 산업의 발전에 큰 기여를 하였다. 미생물 자체를 고정화해서 바이오 촉매로 사용하는 기술은 기존의 효소 고정화 기술과 같이 반응 후 회수하여 재사용이 가능하고 반응 생성물의 분리 정제가 용이하고 연속 반응으로 자동화 공정으로 응용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 미생물의 고정화를 통해서 만들어지는 바이오 촉매는 효소를 분리 정제하지 않고 세포만 배양하여 회수하는 것으로 효소를 대량 얻을 수 있어서 경제성 면으로 우수하고, 세포 자체를 고정화시켰기 때문에 생물 반응계의 안정성 측면도 뛰어나다.
미생물을 고정화 방법은 크게 담체 결합법(Carrier-binding method), 가교 결합법(Cross-linking method), 포괄법(Entrapment) 등으로 세 가지가 있다. 담체 결합법은 담체에 미생물을 물리적 흡착, 이온결합, 또는 공유 결합을 직접시키는 방법이다. 물리적 흡착과 이온 결합을 통한 고정화는 매우 주변환경에 민감해서 pH나 온도가 조그만 바뀌어도 쉽게 떨어지면, 공유 결합을 직접시켜 고정화 시키는 경우, 세포의 생존과 안정성을 저해할 수 있는 화합물을 사용해야한다. 가교 결합법은 가교 시약인 glutaldehyde, toluene diisocyanate 등을 사용하여 미생물 세포를 교차 결합시키는 방법으로서, 이 방법 역시 세포의 생존과 안정성을 저해하는 가교시약이 사용된다. 마지막으로, 포괄법은 polyacrylamide gel, carregeenan, alginate, epoxy, agar, gelatin등 중합물의 구조안에 세포를 물리적으로 가두는 방법이다.
이에, 본 발명은 아민기(-NH)를 다량 포함하는 고분자와 페놀기 또는 카테콜기를 가지는 작은 분자의 화합물을 이용하여 공기와 물의 계면에서 특이적으로 형성되는 필름을 개발하였으며, 본 발명에서 최초로 카테콜아민 화학반응의 계면 특이적인 성질을 개시하고 있다. 제조된 필름은 윗면과 아랫면이 다른 양면성 필름으로, 카테콜 아민 특유의 접착성과 단단한 기계적 강도를 나타내며, 기계적 손상을 입을 때 자가 치유되어 새로운 필름 막을 형성할 수 있고, 추가 공정을 통해 다양한 기능을 부여할 수 있다. 또한, 온화한 조건에서 공기를 이용하여 카테콜기를 산화시키는 효소를 사용하여 제조하는 경우에는 단백질 및 세포를 내포하는 필름을 만들 수 있으며 생체 재료로써 지혈제로 응용될 수 있고 산업적으로 방수제로 사용 가능하여 다기능성 필름을 만들 수 있으며, 본 발명의 다기능성 필름은 가격이 저렴하고 제작이 간단하며 친환경적이고, 기존의 분리막 소재를 대체하는 새로운 분리막으로써 고부가 가치를 가진다.
본 발명의 목적은 아민기(-NH)를 함유하는 고분자, 및 페놀(phenol) 또는 카테콜(catechol)이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아민기(-NH)를 함유하는 고분자, 및 페놀(phenol) 또는 카테콜(catechol)이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 아민기를 함유하는 고분자, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물의 혼합물을 공기에 노출시켜 제조된 양면성 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 아민기 및 페놀 또는 카테콜을 함유하는 고분자 및 타이로시나아제(tyrosinase)의 혼합물을 공기에 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은 아민기 및 페놀 또는 카테콜을 함유하는 고분자 및 타이로시나아제의 혼합물을 공기에 노출시켜 제조된 양면성 필름을 제공한다.
본 발명은 아민기(-NH)를 함유하는 고분자, 및 페놀(phenol) 또는 카테콜(catechol)이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 양면성 필름은 분리막으로써 액상과 기상의 계면을 분리할 수 있으며, 생체 재료로써 지혈제로 응용될 수 있고 방수제로 사용 가능하며, 효소를 통해 온화한 조건에서 필름을 제조할 경우 단백질 및 세포를 내포하는 다기능성 필름을 만들 수 있어 생촉매로 활용될 수 있다.
도 1은, 고분자인 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine, PEI)과 혼합된 도파민(Dopamine, DA), 피로갈롤(Pyrogallol, PA) 및 피로카테콜(Pyrocatechol, PC)의 시간에 따른 경계면의 변화를 나타낸 도이다.
도 2는, 계면에 생긴 필름과 필름 내부 용액의 흡광도를 나타낸 도이다.
도 3은, 필름의 형성조건의 탐색 결과를 나타낸 도이다.
검정색 바: 공기와 용액 경계면의 명도; 및
빨간색 바: 용액 내부의 명도.
도 4는, 스펀지를 이용하여 계면과 스펀지 내부의 카테콜 산화 반응 차이를 확인한 도이다.
도 5는, 형성된 필름의 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 도이다.
도 6은, 형성된 필름의 윗면 및 아랫면의 강도를 나타낸 도이다.
■: 필름의 윗면;
▨: 필름의 아랫면;
DA: 도파민(Dopamine);
NE: 노르에피네프린(norepinephrine);
DHCA: 3,4-디하이드록시 신남산 (3,4-dihydroxycinnamic acid); 및
PC: 피로카테콜(Pyrocatechol).
도 7은, 형성된 필름의 접착 능력을 확인한 도이다.
Si-rub: 실리콘 고무(Si-rubber) 재질의 U자 관; 및
PVC: 폴리염화비닐(PVC) 재질의 U자 관.
도 8은, 형성된 필름 위에 초산은(AgNO3)용액을 첨가하여 필름위에 은 나노 입자가 고정되는 것을 확인한 도이다. 오른쪽 아래 그림은 원소분석결과이며, 보라색은 은나노 입자, 빨간색은 탄소 원소를 나타낸다.
도 9는, 타이로시나아제(tyrosinase)에 의한 페놀 및 카테콜 산화반응을 나타낸 도이다.
도 10은, 키토산(chitosan)과 혼합된 L-타이로신(L-tyrosine), L-도파(L-dopa) 및 도파민(dopamine)의 타이로시나아제에 의한 카테콜 산화 결과를 나타낸 도이다.
1: 키토산 + 타이로시나아제;
2: 키토산 + L-타이로신 + 타이로시나아제;
3: 키토산 + L-도파 + 타이로시나아제; 및
4: 키토산 + 도파민 + 타이로시나아제.
도 11은, 페놀(phenol) 또는 카테콜(catechol)가 접합되어 있는 키토산과 혼합된 L-타이로신, L-도파 및 도파민의 타이로시나아제에 의한 카테콜 산화 결과를 나타낸 도이다.
CHI-PHE: 키토산 + 페놀기;
CHI-CAT: 키토산 + 카테콜기;
5: CHI-PHE + 타이로시나아제;
6: CHI-PHE + L-타이로신 + 타이로시나아제;
7: CHI-PHE + L-도파 + 타이로시나아제;
8: CHI-PHE + 도파민 + 타이로시나아제;
9: CHI-CAT + 타이로시나아제;
10: CHI-CAT + L-타이로신 + 타이로시나아제;
11: CHI-CAT + L-도파 + 타이로시나아제; 및
12: CHI-CAT + 도파민 + 타이로시나아제.
도 12는, 페놀계 또는 카테콜계 저분자로써 L-타이로신, L-도파, 도파민, 노르에피네프린(norepinephrine), 3,4-디하이드록시 신남산 (3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA) 및 피로갈롤의 구조식을 나타낸 도이다.
도 13은, 페놀계가 결합된 고분자 및 타이로시나아제를 분비하는 균주 혼합물에 페놀계 또는 카테콜계 저분자의 첨가를 통한 필름 형성을 확인한 도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 아민기(-NH)를 함유하는 고분자, 및 페놀(phenol) 또는 카테콜(catechol)이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 양면성 필름을 제공한다.
상기 고분자는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리아민(polyamines), 폴리아미드아민(polyamideamine) 및 키토산(chitosan)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 상기 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물은 L-타이로신(L-Tylosine), L-도파(L-Dopa), 피로갈롤(Pyrogallol), 도파민(Dopamine), 피로카테콜(Pyrocatechol), 노르에피네프린(norepinephrine) 및 3,4-디하이드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 혼합물은 아민기를 함유하는 고분자를 10 내지 50 중량부를 포함하는 수용액, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물을 1 내지 5 중량부 포함하는 수용액을 1:1(v:v)의 비율로 혼합된 것이 바람직하며, 아민기를 함유하는 고분자를 10 내지 30 중량부, 바람직하게는 20 중량부를 포함하는 수용액, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물을 1 내지 3 중량부, 바람직하게는 2 중량부를 포함하는 수용액을 1:1(v:v)의 비율로 혼합된 것이 가장 바람직하다.
상기 혼합물은 pH 5 내지 14일 수 있으며, 상기 용액의 혼합물은 pH가 산성인 경우 필름이 형성되지 않으므로 염기성인 pH 11인 것이 바람직하고, 상기 혼합물은 정체된 상태에서 공기 노출로 인한 경계면과 용액 내부의 산화 반응 차이로 필름을 형성하는 것이므로 혼합물의 교반 또는 진공상태에서는 필름이 형성되지 않는다.
상기 양면성 필름은 필름 양면의 강도 및 화학적 조성이 상이한 것이 바람직하며, 상기 필름의 양면성으로 인하여 양쪽 면에 서로 다른 기능성을 부여할 수 있고 세포, 단백질을 포함하는 형태로도 제조될 수 있다.
상기 필름은 고분자의 아민기에 페놀 또는 카테콜기의 카르복실기(-COOH)가 반응하고, 혼합물의 계면과 내부 사이의 카테콜 산화 반응 차이로 인해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시킨 다음, 은 이온이 함유된 수용액을 추가적으로 처리하여 상기 은 이온이 함유된 수용액을 처리한 면에 은 나노 입자를 고정시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 은 이온이 함유된 수용액은 초산은(AgNO3)일 수 있다.
상기 고정은 카테콜의 산화-환원 반응을 통해 은 이온이 은 나노 입자로 환원되어 필름에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 혼합물에 타이로시나아제(tyrosinase)를 추가적으로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 타이로시나아제를 첨가하는 경우 온화한 조건, 즉 pH 5 내지 7, 바람직하게는 pH 6 조건에서 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물의 가교를 일으켜 필름을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 본 발명의 필름을 제조하기 위해 분자량이 750 kDa인 고분자 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine, PEI) 20 wt% 수용액과 도파민(Dopamine, DA), 피로갈롤(Pyrogallol, PA), 또는 피로카테콜(Pyrocatechol, PC) 2 wt% 수용액을 각각 PEI 용액과 1:1 부피비율로 섞어준 뒤에 용액을 용기에 넣어 판판한 곳에 올려두고 흔들리지 않도록 두었으며 그 결과, 피로갈롤(PA)의 경우는 1분이 지난 뒤에 계면에서 필름 막이 형성되었고, 도파민(DA)과 피로카테콜(PC)은 30분이 지난 후에 경계면에 필름 막이 형성됨을 확인할 수 있었다(도 1 참조).
또한, 본 발명자들은 카테콜 산화 정도를 비교하기 위해 형성된 필름과 필름 안쪽의 용액을 각각 자외선 분광법(UV-Vis)으로 확인하였으며 그 결과, 용액 내부에 비해 경계면이 훨씬 많은 양의 카테콜 산화가 진행되어 있음을 확인하였다(도 2 참조).
또한, 본 발명자들은 필름이 형성되는 조건을 확인하기 위해 용액의 pH를 4, 7, 11로 조절하였으며 동일한 pH 11의 조건에서 교반, 공기 기포주입, 질소주입 또는 진공상태의 각각의 조건을 만들어 필름의 형성을 관찰하였고 그 결과, 필름은 염기성인 pH 11에서만 형성되었으며, pH 11에서 용액을 교반 시켜준 경우는 경계면과 용액이 전체적으로 섞이면서 산화반응의 정도에 차이가 없어 필름이 형성되지 않았으며, 용액 내부에 공기 기포를 주입한 경우 역시 공기 기포가 주입될 때 경계면과 용액 내부가 균일한 화학반응이 일어나게 되어 필름이 형성되지 않는 것을 확인하였다. 또한 질소 기체를 용액과 접촉시킨 경우와 진공상태를 유지한 경우에는 용액 자체도 산화반응이 거의 진행되지 않았으며, 경계면 역시 산화가 촉진되지 않는 것을 확인하였다(도 3 참조).
또한, 본 발명자들은 형성된 필름의 구조를 확인하기 위해 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 확인하였으며 그 결과, 윗면은 매우 판판하고 구멍이 없으며, 아랫면은 윗면보다 길쭉하게 마이크로 크기의 채널을 형성하면서 뻗어있고 양쪽 면은 모양뿐만 아니라 화학적 조성도 서로 다르다는 것을 확인하였으며, 윗면에는 주로 카테콜 작용기가 많이 존재하며 아랫면은 주로 폴리에틸렌이민 고분자가 많이 존재하는 것을 확인하였다. 형성되는 필름의 전체 두께는 40 um 정도이며, 이 중 1/3이 윗면, 나머지 2/3 정도가 아랫면에 해당되는 것을 확인하였다(도 5 참조).
또한, 본 발명자들은 형성된 필름의 윗면과 아랫면의 구조적 차이로부터 나타나는 기계적 강도의 차이를 확인하였으며 그 결과, 윗면은 카테콜 종류에 따라 0.1 ~ 0.3 GPa 정도의 강도를 나타내었으며, 아랫면은 0.01 ~ 0.03 GPa 정도로 윗면에 비해 1/10 정도로 약한 기계적 강도를 보이는 것을 확인하였다(도 6 참조).
또한, 본 발명자들은 형성된 필름의 최대 압력 측정을 위해 U자 관에 필름을 각각 4시간, 24시간 반응시간을 주어 형성하고 그 위에 물을 넣으면서 필름이 U자 관에서 떨어지지 않고 버티는 물의 양을 측정하였으며 그 결과, 필름이 버티는 압력은 0.8 cm의 직경을 가지는 실리콘 고무 U자관을 사용할 때 24시간 반응시간을 통해 만들어진 필름에서 3000 Pa였으며, U자관의 직경이 커질수록 버티는 압력은 줄어드는 것을 확인하였다(도 7의 A 참조). 또한 1.2 cm 직경의 실리콘고무(silicone rubber, Si-rubber) 재질의 U자 관은 24시간 형성된 필름에서 180 Pa를 버텼지만, 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 재질의 U자 관에서는 800 Pa를 버티는 것을 확인하였다(도 7의 B 참조).
또한, 본 발명자들은 필름이 형성된 후에 2차 용액으로 은 이온이 포함된 수용액을 넣어주면 카테콜이 가지는 자체의 산화-환원 능력에 의해서 은 이온이 금속 은나노 입자로 환원되어 필름에 고정되는 것을 확인하였다(도 8 참조).
또한, 본 발명자들은 온화한 조건에서 효소를 이용하여 필름을 제조하기 위하여 고분자로써 키토산을 사용하였고 타이로시나아제를 첨가하여 페놀 및 카테콜을 가지는 분자들인 L-타이로신(l-tyrosine), L-도파(l-dopa) 및 도파민(dopamine)을 산화시킴으로써 pH 6 내지 7인 온화한 조건에서 필름을 형성하였다.
따라서, 본 발명의 양면성 필름 제조 방법은 카테콜의 산화에 의한 공기와 물의 계면에서 특이적으로 촉진됨을 확인하여 간단한 방법으로 계면에서 다기능성 필름을 제조할 수 있으며, 상기 방법으로 제조된 양면성 필름은 분리막으로써 액상과 기상의 계면을 분리할 수 있고, 생체 재료로써 지혈제로 응용될 수 있으며 방수제로도 사용 가능하다. 또한 효소를 통해 온화한 조건에서 필름을 제조할 경우 단백질 및 세포를 내포하는 다기능성 필름을 만들 수 있어 생촉매로도 활용될 수 있다.
또한, 본 발명은 페놀계를 가지는 고분자 및 타이로시나아제 혼합물을 공기에 노출시켜 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 양면성 필름을 제공한다.
상기 페놀계를 가지는 고분자는 페놀 또는 카테콜의 카르복실기(-COOH)가 고분자의 아민기에 반응하여 형성된 복합체인 것이 바람직하고, 상기 고분자는 아민기를 가지는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리아민(polyamines), 폴리아미드아민(polyamideamine) 및 키토산(chitosan)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 혼합물에 추가적으로 페놀계 또는 카테콜계 저분자인 L-타이로신, L-도파, 피로갈롤, 도파민, 피로카테콜, 노르에피네프린 및 3,4-디하이드록시 신남산을 첨가할 수 있으며, 상기 페놀계 또는 카테콜계 저분자 첨가를 통해 비첨가 보다 두꺼운 필름의 형성이 가능하다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 페놀 또는 카테콜기가 결합되어 있는 키토산(CHI-PHE 및 CHI-CAT)은 페놀기 및 카테콜기를 가지는 저분자 화합물 없이 타이로시나아제의 추가만으로도 필름이 형성되는 것을 확인하였으며, 페놀과 카테콜기를 가지는 저분자 화합물을 추가해 주었을 경우 없는 경우에 비해 두꺼운 필름이 형성되는 것을 확인할 수 있었다(도 10 및 도 11 참조).
또한, 본 발명자들은 타이로시나아제를 이용하여 키토산 고분자에 다양한 페놀계 또는 카테콜계 저분자인 L-타이로신, L-도파, 도파민, 노르에피네프린(norepinephrine), 3,4-디하이드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA) 및 피로갈롤을 첨가하여 형성되는 필름을 확인하였으며 그 결과, 고분자 물질이 첨가되지 않은 경우에는 필름이 형성되지 않았고, 키토산 및 키토산에 페놀기가 결합된 CHI-PHE 모두 페놀계 및 카테콜계 저분자 물질의 첨가에 의해 필름 두께가 조금 더 증가 되는 것을 확인하였다(표 1 및 도 13 참조).
본 발명의 양면성 필름 제조 방법은 카테콜의 산화에 의한 공기와 물의 계면에서 특이적으로 촉진됨을 확인하여 간단한 방법으로 계면에서 다기능성 필름을 제조할 수 있으며, 상기 방법으로 제조된 양면성 필름은 분리막으로써 액상과 기상의 계면을 분리할 수 있고, 생체 재료로써 지혈제로 응용될 수 있으며 방수제로도 사용 가능하다. 또한 효소를 통해 온화한 조건에서 필름을 제조할 경우 단백질 및 세포를 내포하는 다기능성 필름을 만들 수 있어 생촉매로도 활용될 수 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다.
다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 필름의 제조
본 발명의 필름을 제조하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.
구체적으로, 분자량이 750 kDa인 고분자 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine, PEI) 20 wt% 수용액과 도파민(Dopamine, DA), 피로갈롤(Pyrogallol, PA), 또는 피로카테콜(Pyrocatechol, PC) 2 wt% 수용액을 각각 PEI 용액과 1:1 부피비율로 섞어준 뒤에 용액을 용기에 넣어 판판한 곳에 올려두고 흔들리지 않도록 두었다.
그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이 시간이 지남에 따라 공기와 용액의 경계면 색깔이 갈색으로 진해지는 것을 볼 수 있었으며, 피로갈롤(PA)의 경우는 1분이 지난 뒤에 필름 막이 형성되었고, 도파민(DA)과 피로카테콜(PC)은 30분이 지난 후에 용기를 뒤집어 보았을 때 경계면에 필름 막이 형성되어 용액이 떨어지지 않고 용기와 필름 막 사이에 갇혀 있게 됨을 확인할 수 있었다(도 1).
< 실시예 2> 필름의 경계면과 용액 내부의 카테콜 산화 정도 확인
필름 형성 반응의 중요한 메커니즘인 카테콜 산화 정도를 비교하기 위해 상기 <실시예 1>에서 형성된 필름과 필름 안쪽의 용액을 각각 자외선 분광법(UV-Vis)으로 확인하였다.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 산화되지 않은 용액 내부의 카테콜의 흡광도인 280 nm와 카테콜 산화에 의해 새로 형성되는 흡광도인 350 내지 400 nm 부근에서 세 종류의 용기 모두 동일하게 피크가 나타났다. 특이적인 차이로는 경계면에서 형성된 필름의 경우에 전체적인 카테콜 자체의 흡광도와 산화에 의한 흡광도가 모두 높게 나타났으며, 두 흡광도의 비율을 보면 용액 내부에 비해 경계면이 훨씬 많은 양의 카테콜 산화가 진행되어 있음을 알 수 있다. 이러한 흡광도 차이는 용액의 연한 노란색과 필름의 진한 갈색의 모습을 눈으로도 확인할 수 있으며, 이러한 밝고 어두운 명도 차이를 통해 카테콜의 산화된 정도를 파악할 수 있다. 이로부터 필름형성과정은 용액 내부와 동일한 화학반응이지만 산화반응이 특이적으로 훨씬 더 많이 진행되었기 때문인 것으로 이해할 수 있었다(도 2).
< 실시예 3> 필름 형성 조건 확인
필름 형성에 관여하는 것으로 추측되는 다양한 조건을 조절하면서 어떤 조건에서 필름이 형성되는지 확인하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 1>의 도파민(DA)를 이용하여 실험하였다. 흔들리지 않고 공기에 접촉된 상태에서 용액의 pH를 4, 7, 11로 조절하였으며 공기와 물의 경계면을 검정색 바로 표시하였고 용액 내부를 빨간색 바로 표시하였다. 필름은 염기성인 pH 11에서만 형성되었으며, 동일한 pH 11의 조건에서 교반, 공기 기포주입, 질소주입 또는 진공상태의 각각의 조건을 만들어 필름의 형성을 관찰하였다.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 <실시예 2>에서의 결과와 마찬가지로 필름이 형성된 경우에만 카테콜의 산화 정도를 의미하는 명도는 공기와 물의 경계면에서만 매우 어둡게 나타났으며, 용액 내부 밝은 색을 나타내었다. 이러한 명도 차이가 생기는 경우에만, 즉 카테콜의 산화 정도가 경계면과 용액 내부에서 다른 경우에만 필름이 형성됨을 확인하였다. 또한, pH 11에서 용액을 교반 시켜준 경우는 경계면과 용액이 전체적으로 섞이면서 산화반응의 정도에 차이가 없어 필름이 형성되지 않았으며, 용액 내부에 공기 기포를 주입한 경우 역시 공기 기포가 주입될 때 용액이 섞이게 되면서 경계면과 용액 내부가 균일한 화학반응이 일어나게 되어 필름이 형성되지 않는 것을 확인하였다. 이 경우는 공기 기포 주입에 의해 산화가 촉진되어 경계면과 용액 내부의 명도는 매우 어둡고 진하게 바뀌었으며, 이로부터 공기가 산화 반응을 촉진하는 중요한 요소임을 확인할 수 있었다. 마지막으로 공기와의 접촉 없이 질소 기체를 용액과 접촉시킨 경우와 진공상태를 유지한 경우에는 용액 자체도 산화반응이 거의 진행되지 않았으며, 경계면 역시 산화가 촉진되지 않는 것을 확인하였다(도 3).
이러한 모든 반응 조건으로부터 필름은 경계면과 용액 내부 사이의 카테콜 산화반응의 차이로부터 형성되며, 이러한 차이는 경계면에서 용액이 공기와 접촉될 때에 공기에 의해 카테콜의 산화가 매우 촉진되는 특이적인 현상 때문인 것을 알 수 있다.
< 실시예 4> 스펀지를 이용한 필름 형성 확인
스펀지에 <실시예 1>의 용액을 흡수시키면 스펀지 내부에 스며든 용액은 용기 안에 들어있는 용액의 경우와 마찬가지로 공기와의 접촉이 차단될 수 있으며, 스펀지와 공기의 경계면에 흡수된 용액만 공기에 의해 산화가 촉진될 수 있다. 이에 스펀지를 이용하여 필름의 형성 양상을 확인하기 위해 상기 <실시예 1>의 폴리에틸렌이민/도파민 용액을 제조 직후에 전혀 산화가 진행되지 않은 상태에서 바로 스펀지에 흡수시키고 용액이 흡수된 스펀지에서 흡수되지 않은 과량의 용액은 제거한 후에 그대로 용액을 머금은 스펀지를 공기 중에 두었다.
그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 <실시예 1>의 필름 형성 과정과 동일하게 공기에 노출되어있는 스펀지의 바깥면에서만 카테콜의 산화반응이 일어나면서 스펀지의 바깥면 색깔이 점점 갈색으로 진해지는 것을 확인하였다. 갈색으로 변한 스펀지를 잘라서 안쪽을 관찰하였을 때 안쪽은 여전히 용액과 같은 연한 노란색을 나타내었으며 이는 산화반응이 진행되지 않았음을 확인하였다(도 4).
< 실시예 5> 필름의 현미경적 관찰
형성된 필름의 구조를 확인하기 위해 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 확인하였다.
구체적으로, <실시예 1>의 필름 형성조건에서 도파민을 이용해 30 분 후 필름이 형성된 조건의 용기를 흔들지 않고 추가적으로 24 시간 동안 반응이 진행 되도록 두어서 산화반응이 충분히 진행되어 완료되도록 한 후에 용액과 분리하여 증류수로 씻어준 뒤에 동결건조 해서 건조된 필름의 단면을 주사 전자 현미경으로 확인하였다.
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이 형성된 필름은 공기에 직접 닿아있는 윗면과 용액에 닿아있는 아랫면이 서로 다른 특이적인 구조를 가지는 것을 확인하였다. 윗면은 매우 판판하고 구멍이 없으며, 아랫면은 윗면보다 길쭉하게 마이크로 크기의 채널을 형성하면서 뻗어있는 것을 확인하였다. 또한 에너지분광분석기 (energy dispersive x-ray spectrometer, EDS)을 이용하여 양쪽 면은 모양뿐만 아니라 화학적 조성도 서로 다르다는 것을 확인하였으며, 판판한 윗면에는 주로 카테콜 작용기가 많이 존재하며, 마이크로 크기의 채널로 이루어진 아랫면은 주로 폴리에틸렌이민 고분자가 많이 존재하는 것을 확인하였다. 형성되는 필름의 전체 두께는 40 um 정도이며, 이 중 1/3이 윗면, 나머지 2/3 정도가 아랫면에 해당되는 것을 확인하였다(도 5).
< 실시예 6> 필름의 윗면과 아랫면의 강도 확인
형성된 필름의 윗면과 아랫면의 구조적 차이로부터 나타나는 기계적 강도의 차이를 확인하기 위해 <실시예 5>에서 제조 및 건조된 필름의 기계적 강도를 나노인덴테이션(nano-indentation), 원자간력현미경(atomic force microscope, AFM) 및 힘 측정방법을 통해 확인하였다.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이 필름이 건조된 상태에서 윗면은 카테콜 종류, 도파민(Dopamine, DA), 노르에피네프린(norepinephrine, NE), 3,4-디하이드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA), 피로카테콜(Pyrocatechol, PC)에 따라 0.1 ~ 0.3 GPa 정도의 강도를 나타내었으며, 가장 강한 강도인 0.3 GPa는 잘 알려진 유기고분자 소재인 폴리스티렌과 비슷한 것을 확인하였다. 반대로 많은 아민 고분자를 가지고 있고 구조적으로 마이크로 크기의 채널을 가지는 아랫면은 0.01 ~ 0.03 GPa 정도로 윗면에 비해 1/10 정도로 약한 기계적 강도를 보이는 것을 확인하였다(도 6).
< 실시예 7> 필름의 접착능력 확인
형성된 필름은 가장자리가 용기에 붙어있어서 상기 <실시예 1>에서 언급했듯이 필름 형성 후에 용기를 뒤집어도 용액이 필름에 막혀서 더이상 아래로 흐르지 않는다. 이때, 필름이 막고 버틸 수 있는 최대 압력 측정을 위해 실험을 수행하였다.
구체적으로, 실리콘 고무 또는 폴리염화비닐(PVC)로 만들어진 U자 관에 <실시예 1>의 도파민을 이용한 필름 형성조건의 용액을 도 7의 왼쪽 그림에서 검정색으로 나타내어진 것과 같이 넣고 각각 4시간, 24시간 반응시간을 주어 먼저 양쪽 관의 공기에 노출된 입구에 각각 필름이 형성되도록 한 뒤에 U자 관의 한쪽 입구는 형성된 필름을 제거하여 최종적으로는 도 7의 왼쪽 도면에 나타난 것과 같이 필름이 U자관의 한쪽 구멍만을 막도록 만들어 주었다. 이렇게 만들어진 U자관의 필름에 의해 막혀있는 쪽 관의 필름 위에 도 7의 왼쪽 그림의 회색으로 나타내어진 것과 같이 물을 넣으면서 필름이 터지기 전까지 버티는 물의 양을 측정함으로써 필름 위에 가해진 물이 필름이 떨어져 나가기 전까지 필름을 누르는 단위면적당 물의 무게를 구하고 이를 압력으로 환산하였다.
그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이 필름이 버티는 압력은 0.8 cm의 직경을 가지는 실리콘 고무 U자관을 사용할 때 24시간 반응시간을 통해 만들어진 필름에서 3000 Pa였으며, U자관의 직경이 커질수록 버티는 압력은 줄어드는 것을 확인하였다(도 7의 A). 이는 필름의 가운데 부분은 여전히 물에 떠있는 상태로 가장자리만 벽에 붙어있기 때문에 직경이 커지면 붙어있는 가장자리가 떨어지는 것이 아니라 필름 가운데 부분이 찢어지게 되는 것으로 추측된다. 또한 필름이 버티는 압력은 같은 직경에서도 U자관의 재질에 따라 다르게 나타났는데 실리콘고무(silicone rubber, Si-rubber) 재질의 직경 1.2 cm U자 관은 24시간 형성된 필름에서 180 Pa를 버텼지만, 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 재질의 U자 관에서는 800 Pa를 버티는 것을 확인하였다(도 7의 B).
< 실시예 8> 필름 막 위에서 형성되는 야누스 유/무기 혼합( Janus organic/inorganic hybrid ) 필름의 제조 방법
필름이 형성된 후에 필름 아래에 갇힌 용액을 막아줌으로써, 필름 위에 새로운 2차 용액을 넣을 수 있다. 두 용액은 필름으로 가로막혀서 서로 섞이지 않았으며, 필름도 움직이지 않는 것을 확인하였다. 본 실험에서는 2차 용액으로 은 이온이 포함된 수용액을 넣어주면 카테콜이 가지는 자체의 산화-환원 능력에 의해서 은 이온이 금속 은 나노 입자로 환원되어 필름에 고정되는 것을 확인하였다.
구체적으로, <실시예 1>에서 도파민과 폴리에틸렌이민을 사용하여 4 시간동안 두어 용액과 공기의 경계면에 필름이 형성된 용기에서 필름 아래의 용액을 제거하지 않고 그대로 필름 위에 25 mM의 초산은(AgNO3) 용액을 전체 필름을 덮을 수 있도록 가해주고 그대로 다시 5 분을 두어 은 이온이 환원 및 고정되도록 하였다. 5 분 후에 전체 용액을 제거하고 필름을 용기로부터 떼어서 증류수로 씻어낸 후에 동결건조해서 주사 전자 현미경으로 은 나노입자의 형성을 확인하였다.
그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이 은 이온의 환원 및 고정 반응이 필름을 통과하는 확산속도보다 빠르게 일어나면서 은 이온 용액이 직접 닿게 된 윗면에서만 은 나노 입자가 형성되고 이로 인해 윗면이 전체적으로 광택을 가지는 회색이 된 것을 확인할 수 있었다. SEM을 통해서도 윗면에만 환원되어 고정된 은 나노 입자를 확인할 수 있었으며, 원소분석을 통해서도 역시 필름 윗면에 전체적으로 고정된 은 나노입자(보라색)를 확인할 수 있었다(도 8).
< 실시예 9> 온화한 조건에서 효소를 사용해서 필름 제조방법
상기 실시예에서의 필름형성 조건은 pH 11에서 이루어졌으며 카테콜을 가지는 분자들이 산화되면서 필름이 형성되는 제작 방법이었다. 하지만 단백질 및 세포들을 필름에 같이 도입하기 위해서는, 상기의 필름제조 pH 조건이 높고 사용하는 용액이 고분자인 폴리에틸렌이민이기 때문에 단백질 활성 및 세포의 생존력의 영향을 미칠 수 있으므로 조금 더 온화한 조건에서 세포에 조금 더 안전한 고분자를 사용하여 필름을 만드는 방법을 연구하였다.
구체적으로, 새로 사용한 고분자는 키토산으로써 생체물질로 많이 쓰이는 고분자이며, 상기 고분자에 효소를 사용하여 페놀 및 카테콜을 가지는 분자들인 L-타이로신(l-tyrosine), L-도파(l-dopa) 및 도파민(dopamine)을 산화시킴으로써 pH 6 내지 7인 마일드한 조건에서 필름을 제조할 수 있다. 사용한 효소는 타이로시나아제(tyrosinase)로 멜라닌 색소 생합성의 가장 중요한 효소로 식물, 미생물, 포유동물 세포 등 다양한 생명체에 존재한다. 타이로사니아제는 타이로신의 모노페놀기를 산화시켜 도파(dopa)로 만들어주고, 도파의 카테콜기를 더 나아가 도파퀴논으로 산화시켜준다(도 9). 키토산은 1X PBS(pH 7.4, 10 mg/ml)에 용해시킨 다음 용액에 남아있는 산소를 제거하기 위해 초음파 분쇄기(sonicator)를 사용하였다. L-타이로신은 1 mg/ml의 농도로 증류수에 용해시키고, L-도파 및 도파민은 5 mg/ml의 농도로 증류수에 용해시킨다. 타이로시나아제는 버섯에서 추출한 것을 Sigma-aldrich에서 구입하였고, 증류수에 500 U/ml의 농도로 용해시켰다.
필름 형성 실험을 위해 반응 용액은 키토산 용액, 페놀/카테콜 함유 저분자 화합물 및 타이로시나아제를 3:1:1 비율로 사용하여 만들었다. 반응 혼합액을 상온에서 반응시켰고, 필름 형성은 1시간 내지 4시간 후 관찰하였다.
페놀과 결합되어 있는 키토산(CHI-PHE) 및 카테콜기가 결합되어 있는 키토산(CHI-CAT)에 타이로시나아제를 첨가한 실험도 상기와 동일하게 수행하였으며, CHI-PHE 및 CHI-CAT는 1X PBS(pH 7.4)에 용해시켰다. 페놀계(phenol) 및 카테콜계(catechol)가 결합된 키토산(chitosan)의 합성(CHI-PHE 및 CHI-CAT)을 위해 페놀계를 표준 EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylamino propyl)carbodiimide) 화학방법을 이용하여 키토산 백본(backbone)에 결합시켰다. 구체적으로, 먼저 키토산을 0.1 M HCl 용액에 용해시키고, 최적 EDC 커플링 반응을 위해 5 M NaOH를 사용하여 pH 5.5로 서서히 증가시켰다. 증류수에 용해된 3-(4-하이드록시페닐)프로피온산(3-(4-hydroxyphenyl)propionic acid), 3,4-디하이드록시 신남산 (3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA) 및 에탄올 용액에 용해된 EDC를 상기 키토산이 용해된 용액에 천천히 첨가하였다. 반응 혼합물을 12시간 동안 실온에서 강하게 교반하고, 반응 혼합물의 pH를 모니터링 하였다. 12시간 반응한 후, 반응 혼합물을 산성화된 증류수에서 24시간 동안, 또 다른 증류수에서 24시간 동안 투석(dialysis)하였다(MWCO:3500, Spectrapor, 미국). 최종 생산물을 다음 실험까지 동결건조하고, 습기가 없는 데시케이터(desiccator)에 보관하였다. 페놀 치환도는 페놀 함량에 따라 UV-vis 분광광도법을 통해 280 nm에서의 흡광도에 의해 결정되었다. 3-(p-하이드록시페닐)프로피온산의 표준 용액은 페놀 농도의 표준 곡선을 생성하는데 사용되고, 페놀 함량의 정량화를 수행하였다. 키토산 백본에서 UV-vis 분광광도법을 사용하여 계산된 페놀 치환도는 9.0%였다. CHI-PHE의 페놀 결합 정도는 9%이고, CHI-CAT의 카테콜 결합 정도는 10.5%이며, 필름 형성은 1시간 내지 4시간 후 관찰하였다.
고분자(CHI/CHI-PHE/CHI-CAT) 10 mg/ml, 타이로시나아제(500 U/ml) 및 저분자 물질(l-tyrosine 1 mg/ml, l-DOPA 5 mg/ml, dopamine 5 mg/ml)를 3:1:1로 반응시켰으며, 저분자가 들어가진 않은 조건은 저분자 물질 대신 1x PBS를 넣었다.
그 결과, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이 타이로시나아제는 카테콜기를 가지는 분자들을 산화시켜 상기의 온화한 조건에서 물과 공기의 계면에서 필름을 형성시켰다. 상기 조건에서도 경계면에서 필름이 형성된 이유는 산소와의 접촉이라고 사료되며, 타이로시나아제가 페놀 및 카테콜기를 산화시켜주기 위해서 산소를 필요로 하고, 산화시키는 분자들이 산소와 접촉을 하면 더욱더 산화되기 때문에 계면에서 필름이 생성되는 것으로 확인되었다(도 10).
또한, 페놀과 카테콜기가 결합되어 있는 키토산(CHI-PHE 및 CHI-CAT)으로도 상기와 같은 조건으로 페놀기 및 카테콜기를 가지는 분자 없이 효소의 추가만으로도 필름이 형성되는 것을 확인하였다. 또한, 페놀과 카테콜기를 가지는 분자를 추가해 주었을 경우, 없는 경우에 비해 두꺼운 필름이 형성되는 것을 확인할 수 있었다(도 11).
< 실시예 10> 페놀계 또는 카테콜계 저분자( Phenolic / catecholic small molecule)의 첨가로 인한 필름 형성 확인
타이로시나아제를 이용하여 키토산 고분자에 다양한 페놀계 또는 카테콜계 저분자를 첨가하여 형성되는 필름을 확인하였다.
구체적으로, 고분자로써 키토산 및 키토산에 페놀기가 결합된 CHI-PHE를 각각 2.5 ml 사용하였으며, 도 12에 나타낸 페놀계 또는 카테콜계 저분자로써 L-타이로신, L-도파, 도파민, 노르에피네프린(norepinephrine), 3,4-디하이드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA) 및 피로갈롤을 각각 10 mg/ml의 농도로 500 ㎕를 첨가하였다. 또한, 타이로시나아제를 발현하는 균주 첨가에 있어서, 구리(Cu)가 포함되지 않은 배지에서 키운 균주(표 1의 7 내지 12) 및 구리가 포함된 배지에서 키운 균주(표 1의 13 내지 31)를 2.5 ml 첨가하였다. 정상대조군(표 1의 1 내지 6)으로써 5 ml의 1x PBS에 페놀계 및 카테콜계 저분자 물질 10 mg/ml의 농도로 500 ㎕를 첨가하였다.
그 결과, 표 1 및 도 13에 나타낸 바와 같이 고분자 물질이 첨가되지 않은 경우에는 필름이 형성되지 않았으며, 키토산 및 키토산에 페놀기가 결합된 CHI-PHE 모두 페놀계 및 카테콜계 저분자 물질의 첨가에 의해 필름 두께가 조금 더 증가 되는 것을 확인하였다(표 1 및 도 13).
페놀계 또는 카테콜계 저분자의 첨가를 통한 필름 형성 확인
필름 형성 조건 필름두께 필름 형성 조건 필름두께
페놀계 또는 카테콜계 저분자 고분자 효소 페놀계 또는 카테콜계 저분자 고분자 효소
1 L-타이로신 - 1X PBS X 19 L-타이로신 CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 얇음
2 L-도파 - 1X PBS
 X 20 L-도파 CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 중간
3 도파민 - 1X PBS
 X 21 도파민 CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 중간
4 노르에피네프린 - 1X PBS X 22 노르에피네프린 CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 중간
5 DHCA - 1X PBS X 23 DHCA CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 얇음
6 피로갈롤 - 1X PBS X 24 피로갈롤 CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 두꺼움
7 L-타이로신 - 타이로시나아제 X 25 - CHI-PHE 타이로시나아제(Cu) 얇음
8 L-도파 - 타이로시나아제 X 26 L-타이로신 키토산 타이로시나아제(Cu) 얇음
9 도파민 - 타이로시나아제 X 27 L-도파 키토산 타이로시나아제(Cu) 중간
10 노르에피네프린 - 타이로시나아제 X 28 도파민 키토산 타이로시나아제(Cu) 중간
11 DHCA - 타이로시나아제 X 29 노르에피네프린 키토산 타이로시나아제(Cu) 중간
12 피로갈롤 - 타이로시나아제 X 30 DHCA 키토산 타이로시나아제(Cu) 얇음
13 L-타이로신 - 타이로시나아제(Cu) X 31 피로갈롤 키토산 타이로시나아제(Cu) 두꺼움
14 L-도파 - 타이로시나아제(Cu) X
15 도파민 - 타이로시나아제(Cu) X
16 노르에피네프린 - 타이로시나아제(Cu) X
17 DHCA - 타이로시나아제(Cu) X
18 피로갈롤 - 타이로시나아제(Cu) X

Claims (14)

  1. 아민기(-NH2 또는 -NH-)를 함유하는 고분자, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물의 혼합물을 공기와 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법에 있어서,

    상기 혼합물이 페놀이 함유된 화합물을 포함할 경우 타이로시나아제(tyrosinase)를 추가적으로 첨가하고,

    상기 필름은 혼합물의 계면과 내부 사이의 카테콜 산화 반응 차이로 인해 형성되는 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고분자는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리아민(polyamines), 폴리아미드아민(polyamideamine) 및 키토산(chitosan)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물은 L-타이로신(L-Tylosine), L-도파(L-Dopa), 피로갈롤(Pyrogallol), 도파민(Dopamine), 피로카테콜(Pyrocatechol), 노르에피네프린(norepinephrine) 및 3,4-디하이드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 혼합물은 아민기를 함유하는 고분자를 10 내지 50 중량부를 포함하는 수용액, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물을 1 내지 5 중량부 포함하는 수용액을 1:1(v:v)의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 혼합물은 pH 5 내지 14인 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 양면성은 필름의 양면의 강도 및 화학적 조성이 상이한 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시킨 다음, 은 이온이 함유된 수용액을 추가적으로 처리하여 상기 은 이온이 함유된 수용액을 처리한 면에 은 나노 입자를 고정시키는 단계를 추가적으로 포함하는 양면성 필름 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 고정은 카테콜의 산화-환원 반응을 통해 은 이온이 은 나노 입자로 환원되어 필름에 고정되는 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 혼합물이 카테콜이 함유된 화합물을 포함할 경우 타이로시나아제(tyrosinase)를 추가적으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  11. 아민기(-NH2 또는 -NH-)를 함유하는 고분자, 및 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물의 혼합물을 공기에 노출시켜 공기와 혼합물의 계면에서 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법으로 제조된 양면성 필름이되,

    상기 혼합물이 페놀이 함유된 화합물을 포함할 경우 타이로시나아제(tyrosinase)를 추가적으로 첨가하고,

    상기 필름은 혼합물의 계면과 내부 사이의 카테콜 산화 반응 차이로 인해 형성되는 것을 특징으로 하는 양면성 필름.
  12. 페놀계를 가지는 고분자, 및 타이로시나아제 혼합물을 공기에 노출시켜 필름을 형성시키는 단계를 포함하는 양면성 필름 제조 방법에 있어서,
    상기 페놀계를 가지는 고분자는, 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물에 존재하는 카르복실기(-COOH)가, 고분자에 존재하는 아민기(-NH2 또는 -NH-)와 반응하여 형성된 복합체인 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 혼합물이 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물을 추가적으로 첨가한 것을 특징으로 하는 양면성 필름 제조 방법.
  14. 페놀계를 가지는 고분자, 및 타이로시나아제 혼합물을 공기에 노출시켜 제조된 양면성 필름에 있어서,
    상기 페놀계를 가지는 고분자는, 페놀 또는 카테콜이 함유된 화합물에 존재하는 카르복실기(-COOH)가, 고분자에 존재하는 아민기(-NH2 또는 -NH-)와 반응하여 형성된 복합체인 것을 특징으로 하는 양면성 필름.
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