KR101809022B1 - 다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로젤 입자 표면의 코팅막에 의해 하이드로젤 입자에 내포된 기능성 입자들의 방출거동 제어가 가능하여 장기간 효과가 유지되고, 다양한 기능성 입자를 하이드로젤 입자에 내포시킬 수 있어 적용범위의 확장이 가능한, 다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법{MULTI-FUNCTIONAL HYDROGEL PARTICLE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로젤 입자 표면의 코팅막에 의해 하이드로젤 입자에 내포된 기능성 입자들의 방출거동 제어가 가능하여 장기간 효과가 유지될 수 있고, 다양한 기능성 입자를 하이드로젤 입자에 내포시킬 수 있어 적용범위의 확장이 가능한, 다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법을 제공한다.
하천, 해양 등의 수중에 장기간 노출되는 선저, 수중(해양) 구조물, 어망 등의 표면에 굴, 홍합, 따개비 등의 동물류, 김(해태) 등의 식물류 또는 박테리아류 등의 각종 수서생물이 부착, 번식하는 경우가 많아, 그로 인해 외관이 손상되며, 선저, 수중구조물 등이 갖는 기능이 손상되는 경우가 많다. 예를 들어, 조류 발전에 있어서 해양 구조물에 부착되는 해양 미생물은 한번 부착이 일어나면 급속하게 번식하고, 이들 미생물을 매개체로 다양한 해양생물이 달라붙어 발전 효율의 저하 및 부식의 촉진으로 인한 해양구조물의 안전에도 심각한 영향을 미친다.
특히 해양 구조물의 선저에 이와 같은 수서생물이 부착 또는 번식하면, 선박 전체의 표면 조도가 증가하여, 선속의 저하, 연비의 확대 등을 초래할 수 있다. 또한, 박테리아류 또는 대형의 부착생물 등이 수중 구조물에 부착되면 부패를 일으키거나, 부식방지용 도막 등을 손상시키기 때문에, 그 수중구조물의 강도나 기능이 저하하여 수명이 현저하게 저하하는 등의 피해가 발생할 우려가 있다.
따라서, 이와 같은 수서생물을 선저에서 제거할 필요가 있다. 그러나 이 작업에는 막대한 노동력, 작업시간이 필요하게 된다.
이러한 피해를 방지하기 위해, 선저, 수중구조물 등에는 각종 방오 도료(antifouling paint)가 도장 된다. 그러나 이러한 해양 미생물의 부착을 방지하는 방오도료는 대부분 살충제가 포함되어 해양 생태계를 파괴시키는 환경오염의 주범으로 친환경 방오도료 및 코팅 기술의 개발이 필요하다.
이에 따라 본 발명에서는 부식 및 해양 미생물의 오염원을 방지하기 위한 친환경 방오도료에 이용될 수 있는 다기능성 하이드로젤 입자를 제공한다. 본 발명에서는 방식 기능이 있는 전도성 고분자를 방오 특성이 있는 양친매성 기능성 나노입자로 1차 캡슐화한 다음, 이러한 나노입자 등을 하이드로젤 입자에 내포시킨 후, 이러한 하이드로젤 입자의 표면에 코팅막을 형성함으로써 방식 기능이 있는 전도성 고분자 물질 등이 천천히 지속적으로 방출하거나, 특정 환경에서 방출이 될 수 있는 다기능성 하이드로젤 입자를 제조하여 방식, 방오 등의 특성을 향상시켰다.
대한민국 등록특허 제10-0521080호
본 발명에서는 하이드로젤 입자에 내포된 양친매성 나노입자 등과 같은 기능성 입자들의 방출거동 제어가 가능하여 장기간 효과가 유지될 수 있고, 또한 다양한 기능성 입자를 하이드로젤 입자에 내포시킬 수 있어 적용범위의 확장이 가능한 다기능성 하이드로젤 입자 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 플랫폼(platform); 상기 플랫폼 내부에 구비되어 하이드로젤 입자 형성공간을 제공하는 메인채널; 하이드로젤 제조용 용액 유입채널; 하이드로젤 입자가 배출되는 배출부; 상기 메인채널로 유입되는 하이드로젤 제조용 용액 유입채널과 상기 배출부 사이에 위치하며, 기능성 입자가 유입되는 다수의 기능성 입자 유입채널; 및 상기 기능성 입자 유입채널의 배출구에 구비되며, 상기 기능성 입자 유입채널로 공급되는 성분이 통과하는 다수의 미세구멍을 가지는 미세구멍어레이부를 포함하여 구성되는 미세유체칩을 이용한, 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법으로서, 상기 하이드로젤 제조용 용액 유입채널에 하이드로젤 제조용 용액을 주입하는 단계(단계 a); 및 상기 다수의 기능성 입자 유입채널에 각각 기능성 입자를 주입하여 기능성 입자를 내포하는 하이드로젤 입자를 제조하는 단계(단계 b)를 포함하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법을 제공한다.
원심분리방법을 이용하여 하이드로젤을 제조하는 경우는, 원심분리기 용량의 한계 때문에 연속식 대량생산이 불가능하고, 다기능성 재료들을 하이드로젤 입자 내에 내포시키기 어려운 문제가 있다. 그러나 본원발명과 같이 미세유체칩을 이용하는 경우 기존 원심분리법보다 손쉽게 하이드로젤 입자를 연속적으로 제조할 수 있고, 하이드로젤에 입자에 여러 가지 성분의 입자를 내포시킬 수 있어 용이하게 다기능성을 구현할 수 있다(도 1, 도 2 참조).
상기 기능성 입자는 방식 기능을 갖는 전도성 고분자를 내포하는 양친매성 나노입자, 항균 기능을 갖는 금속 나노입자 및 자가 치유 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제조 방법은 하이드로젤 제조용 용액 유입채널과, 기능성 입자 유입채널에 주입되는 성분의 유속(주입 속도)을 조절함으로써 제조되는 하이드로젤 입자의 크기를 조절할 수 있다. 이때, 하이드로젤 제조용 용액 유입채널과 기능성 입자 유입채널의 유속비를 10:1~ 10:5로 조절함으로써 400 ~ 1000 nm의 입경을 갖는 하이드로젤 입자를 제조할 수 있다. 유속비가 상기 범위를 벗어나는 경우 구형의 입자 형태보다 실타래 형태의 파이버(fiber)로 제조되는 경우가 발생하기 때문에 유속비를 상기의 비율로 조절할 필요가 있다.
상기 하이드로젤 제조용 용액은 알기네이트 용액과 칼슘클로라이드(CaCl2) 용액을 혼합한 용액일 수 있다. 구체적으로 3 ~ 5 wt%의 알기네이트 용액과 0.5 ~ 1.5 mM의 칼슘클로라이드(CaCl2) 용액을 혼합한 용액일 수 있고, 더욱 바람직하게는 4 wt%의 알기네이트 용액과 0.9 mM의 칼슘클로라이드 용액을 혼합한 용액일 수 있다. 이 때, 알기네이트 용액과 칼슘클로라이드 용액은 1 ~ 2 : 1 ~ 10의 부피비로 혼합될 수 있다. 상기 하이드로젤 제조용 용액은 수용액일 수 있다. 또한 하이드로젤 제조용 용액은 키토산, 헤파린, 콘도로틴설페이트(Chondrotin sulfate) 등과 같은 천연고분자 물질을 이용하여 제조할 수 있다. 이 때 용액의 농도는 3 ~ 5 wt%일 수 있다.
상기 다수의 기능성 입자 유입채널 중 어느 하나 이상의 채널에는 기능성 입자 이외에 PLL(poly-L-lysine) 용액이 주입될 수 있다. 이 때PLL(poly-L-lysine) 용액의 농도 0.5 ~ 2wt%, 더욱 바람직하게는 1wt%일 수 있다. PLL 용액은 수용액일 수 있다. 양이온성 PLL 용액을 첨가함으로써 좀 더 단단한 구형의 하이드로젤 입자(알기네이트 입자) 형성이 가능하다.
상기 제조 방법은, 단계 b 이후 하이드로젤 입자에 코팅막 또는 이중 코팅막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
코팅막을 형성하는 단계는, 하이드로젤 입자를 양이온성 고분자 용액에 침적하여 외곽막을 코팅하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 고분자 용액은 수용액일 수 있다.
상기 양이온성 고분자 용액은 폴리라이신(polylysine), 키토산(chitosan), 폴리에틸렌이민(poly9ethylenimine)), 폴리알릴아민(poly(allyamine)) 및 젤라틴(gelatin)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용액일 수 있다. 더욱 바람직하게는 폴리라이신(polylysine) 용액일 수 있다. 여기서 양이온성 고분자 용액의 농도는 1~3wt%일 수 있고 더욱 바람직하게는 2wt%일 수 있다. 상기 폴리라이신(polylysine) 용액은 PLL(poly-L-lysine) 용액일 수 있다. 상기 침적은 30분 ~ 2 시간, 더욱 바람직하게는 1시간 동안 진행할 수 있다.
이중 코팅막을 형성하는 단계는, 하이드로젤 입자를 제1 용액에 침적하여 외곽막을 1차 코팅한 후 제2 용액에 침적하여 외곽막을 2차 코팅하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 제1 용액은 상기 양이온성 고분자 용액일 수 있고, 상기 제2 용액은 양이온성 고분자, 염산염(hydrochloride), 폴리오르니틴(Poly-ornithine), 폴리비닐아민염산염(Poly(vinylamine)hydrochloride), 폴리2-디메틸아미노에틸메탈크릴레이트(Poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)), 폴리아미도아민(Poly(amido amine)) 및 덴드리머(dendrimer)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용액일 수 있다. 제1 용액 및 제2 용액의 농도는 1~3wt%일 수 있다. 양이온성 고분자에 대한 구체적 내용은 위에서 설명한 것과 동일하다. 상기 제1 용액 및 제2 용액은 수용액일 수 있다.
1차 코팅에 관한 구체적 내용은 상기에서 설명한 코팅막을 형성하는 단계와 동일하다. 2차 코팅단계에서 침적은 30분 ~ 2시간, 더욱 바람직하게는 1시간 동안 진행할 수 있다. 이러한 단계에 의해 하이드로젤 입자의 막 두께를 증가(300~500 nm의 두께 증가)시킬 수 있다. 또한 상기 제2 용액은 아세트산에 키토산을 녹인 키토산 용액일 수 있다. 구체적으로 탈아세틸화도 93 ~ 97% (더욱 바람직하게는95 %) 키토산을 0.5 ~ 2% (더욱 바람직하게는 1%) 아세트산에 녹인 용액 일 수 있다.
또한 본 발명은, 방식 기능을 갖는 전도성 고분자를 내포하는 양친매성 나노입자, 항균 기능을 갖는 금속 나노입자 및 자기 치유 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상을 내포하는 다기능성 하이드로젤 입자를 제공한다.
상기 양친매성 나노입자는 베지클 형태일 수 있다.
상기 양친매성 나노입자는 지질 : PFPE(perfluoropolyether) : 콜레스테롤이 8~6 : 1~3 : 1 몰비로 구성될 수 있고 더욱 바람직하게는 6 : 3 : 1의 몰비로 포함할 수 있다. 상기 범위 안에서만 구형의 나노입자의 제조가 가능하다. 상기 범위를 벗어나는 경우 구형 형태의 변형이 발생하여 입자간 응집이 일어나 입자크기의 불균일한 분포가 발생할 수 있다.
상기 전도성 고분자는 피롤(Pyrrole)계열일 있다. 구체적으로 수용액에 녹을 수 있는 피롤(Pyrrole)계열의 고분자일 수 있다. 더욱 구체적으로 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리도데실 (polydodecyle), 폴리피롤(polypyrrole) 등의 전도성 고분자 계열을 포함할 수 있다.
상기 지질은 친수성 헤드 그룹(head group)과 소수성 테일 그룹(tail group)으로 구성될 수 있다. 상기 지질은 기본적인 구형 입자의 틀을 제공한다.
상기 PFPE (perfluoropolyether)는 낮은 표면 에너지, 낮은 독성, 높은 가스 투과성의 성질이 가지며 소수성의 특성이 강한 성분으로서, 기능성 나노입자 표면의 양친매성 효과를 높여줄 수 있다.
콜레스테롤은 베지클(vesicle) 형태의 나노입자에서 이온 채널을 형성하여 내부에 존재하는 물질과 외부 물질간의 전하이동을 가능하게 함으로써 기능성 나노입자 내부에 존재하는 전도성 고분자 물질이, 부식이 발생할 때 방출되는 역할을 한다.
상기 지질은 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate, SDS)와 같은 계면활성제(Surfactant)계열의 지질일 수 있다
상기 항균 기능을 갖는 금속 나노입자는 은 나노입자일 수 있다.
상기 자가 치유(self-healing) 고분자로는 다이에시드(diacid), 트라이에시드(triacid)를 포함하는 단량체를 포함하는 올리고머 혼합체 등과, 수산기로 말단 치환된 폴리디메틸실록산(HOPDMS)등이 사용될 수 있다. 자가 치유 고분자가 하이드로젤 입자 내부에 포함되는 경우 표면에서 발생하는 스크래치나 파손 부위에 자가 치유 고분자 물질을 방출할 수 있어 코팅막의 손상 부위를 자가 치유할 수 있는 효과가 있다.
상기 하이드로젤 입자에는 코팅막 또는 이중 코팅막이 형성될 수 있다.
상기 코팅막은 양이온성 고분자로 형성될 수 있다.
상기 이중 코팅막일 수 있다. 상기 이중 코팅막은 양이온성 고분자로 형성된 제1 코팅막을, 양이온성 고분자, 염산염, 폴리오르니틴, 폴리비닐아민염산염, 폴리(2-디메틸아미노에틸메탈크릴레이트), 폴리(아미도아민) 및 덴드리머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 형성된 제2 코팅막이 감싸는 구조로 형성될 수 있다. 양이온성 고분자에 대한 구체적 내용은 위에서 설명한 바와 같다.
본 발명은 다중 유로가 형성된 미세유체칩을 이용함으로써 하이드로젤 입자에, 전도성 고분자를 내포한 기능성 양친매성 나노입자 등 다양한 기능성 입자를 내포시킬 수 있어 다중 기능성을 구현할 수 있다. 이에 따라 적용범위의 확장이 용이하다. 또한 본 발명은 하이드로젤 입자 표면에 코팅막을 형성함으로써 하이드로젤 입자에 포함된 방식 및 방오 기능을 갖는 입자 등이 천천히 지속적으로 방출되거나 특정 환경에서 방출되도록 방출 속도를 제어할 수 있어 장기간 기능을 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 하이드로젤 입자는 방오 기능을 갖는 양친매성 기능성 나노입자에 내포된 전도성 고분자 입자가 방식 역할을 수행하기 때문에 방식 및 방오 효과를 극대화할 수 있다. 아울러 상기 하이드로젤 입자를 기존 도료와 혼합하여 활용함으로써 기존의 방식/방오도료의 기능을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 하이드로젤 입자를 이용한 방오 도료는 스프레이 방식으로 이용할 수 있기 때문에 다양한 형태의 구조물에 용이하게 적용이 가능한 장점이 있다. 또한 종래의 방오 도료와 달리, 본원발명의 하이드로젤 입자는 친환경 성분으로 구성되는바 방오도료에 적용시에도 생태계에 유해한 영향 없이 사용가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 미세유체칩을 이용하여 다기능 하이드로젤 입자를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로젤 입자를 제조할 수 있는 미세유체칩의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2b는 도 2a의 E1 부분에 대한 확대도이다. 도 2c는 기능성 입자 유입채널의 배출구에 구비되는 미세구멍어레이부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 2차 코팅막이 형성되는 하이드로젤 입자를 개략적으로 나타내는 것이다. (a) 하이드로젤 입자(알기네이트 비드, alginate bead) (b) 폴리-L-라이신(PLL, poly-L-lysine) 쉘이 형성된 하이드로젤 입자 (c) 키토산 쉘 및 PLL 쉘이 형성된 하이드로젤 입자.
도 4는 양이온성 천연고분자 물질을 이용한 하이드로젤 입자의 방출거동을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예를 통하여 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명하는 실시예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예에 의해 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
도면을 참조하여, 미세유체칩(100)을 이용한 하이드로젤 입자 제조 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다(도 1, 도 2 참조). 하이드로젤 제조용 용액 공급관(120)을 통하여 하이드로젤 제조용 용액 유입채널(112)에 하이드로젤 제조용 용액(A)을 주입하면 메인채널(111) 내에서는 하이드로젤 제조용 용액 유입채널(112)에서부터 배출채널(118)로 향하는 유체의 흐름이 발생하게 된다. 그리고 기능성 입자 공급관(130, 140, 150, 160, 170)을 통하여 기능성 입자 유입채널(113, 114, 115, 116, 117)에 기능성 입자 용액(B1~B6)을 공급하면 기능성 입자 용액은 미세구멍어레이부(190)를 통과하여 메인채널(111)로 유입되어 하이드로젤 입자 제조용 용액과 기능성 입자 용액이 접촉하게 됨으로써 메인채널(111)에서 기능성 입자가 내포된 하이드로젤 입자(C)가 제조된다. 이 때 제조된 하이드로젤 입자는 배출채널(118)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한 미세구멍어레이부(190)는 종래의 미세유체칩이 수천 개 존재하는 것과 동일한 효과를 발생하기 위하여 구비되는 것으로, 이는 다수의 미세구멍으로 이루어져 있어 미세구멍어레이부(190)에 의해 기능성 입자가 내포된 하이드로젤 입자가 한 번에 대량으로 제조될 수 있는 효과가 있다. 본 발명에서 기능성 입자 유입채널과 미세구멍의 크기는 제조하고자 하는 하이드로젤 입자의 양과 크기에 따라 달라질 수 있다.
실시예 1:다기능성 하이드로젤 입자의 제조 1
전도성 고분자를 내포한 양친매성 나노입자의 제조
양친매성 나노입자는 마이크로 스텐실이 장착된 미세유체칩을 이용하여 제조하였다. 상기 미세유체칩은, 플랫폼 내부에 구비되어 베시클(vesicle) 형성공간을 제공하는 메인채널, 전도성 고분자가 유입되는 제1유입채널, 양친매성 나노입자를 형성하는 원료물질이 유입되는 제2 유입채널, 메인채널에서 형성된 베지클 형태의 양친매성 나노입자가 배출되는 배출채널을 포함하여 구성된다. 상기 마이크로 스텐실은 dewetting-assisted 몰딩 프로세스(dewetting-assisted molding process)를 이용하여 제작하였고 Pillar 구조를 가지는 실리콘 원판을 이용하여 PUA(polyurethenacrylate)를 사용하여 제작하였다.
상기 제1 유입채널에 전도성 고분자 폴리피롤(polypyrrole) 5 mmol 수용액을 유량 60ml/h로 주입하고, 제2 유입채널에 양친매성 나노입자를 구성하는 물질인 SDS(sodium dodecyl sulfate): PFPE(perfluoropolyether): 콜레스테롤(CH)을 하기 몰비로 제조한 물질을 1.5 ml/h로 주입하여 전도성 고분자를 내포하는, 베지클 형태의 양친매성 나노입자를 제조하였다. 제2 유입채널에는 양친매성 나노입자를 구성하는 물질로 지질(sodium dodecyl sulfate, SDS) : PFPE : 콜레스테롤을 6:3:1의 몰비(molar ratio)로 구성하여 주입하였다.
다기능성 하이드로젤 입자의 제조
다기능성 하이드로젤 입자는 다중 유로가 형성된 미세유체칩을 이용하여 제조하였다(도 1, 도 2 참조). 하이드로젤 입자 제조용 용액 유입채널에 4wt%의 알기네이트 수용액(10.0~100.0 mL)과 0.9 mM의 칼슘콜로라이드(CaCl2) 수용액(50.0~250.0 mL)을 혼합한 용액을 주입하고, 기능성 입자 유입채널 각각 상기 방법으로 제조된 전도성 고분자를 내포한 양친매성 나노입자 수용액(10.0~20.0 mmol, 2.0~10.0 mL), 은 나노입자 수용액(10.0~20.0 mmol, 2.0~10.0 mL) 및 자가치유 고분자 수용액(0.1~1.0 mmol, 0.5~1.0 mL) 을 주입하였다. 하이드로젤 입자 제조용 용액 유입채널과 기능성 입자 유입채널의 유속비(주입속도)를 각각 10: 3으로 하여 다기능성 하이드로젤 입자(알기네이트 비드, alginate bead)를 제조하였다. 이후 하이드로젤 입자를 2wt% PLL(poly-L-lysine) 수용액에 1시간 동안 침적하여 외곽막을 코팅시켜 코팅막이 형성된 다기능성 하이드로젤 입자(PLL-alginate bead)를 제조하였다.
실시예 2: 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 2
실시예 1에 따라 제조된 하이드로젤 입자를 탈아세틸화도 95% 키토산을 1% 아세트산에 녹인 다음 이 용액에 1시간 침적시켜 2차 코팅막이 형성된 하이드로젤 입자(Chitosan-PLL-alginate bead)를 제조하였다(도 3 참조). 이러한 방법에 의해 하이드로젤 막 두께를 증가(300~500 nm의 두께 증가)시킬 수 있다.
실험예: 기능성 입자의 방출 거동 분석
코팅막의 성능 평가를 해수 용액 중에 다음과 같은 3가지 종류의 하이드로젤 입자 내부에 양이온성 천연고분자 물질인 FITC-BSA를 넣은 다음 색소의 방출 정도로 하이드로젤 입자의 방출 안정성을 검사하였다. 가혹한 환경을 만들기 위해 입자가 포함된 해수용액은 1000 rpm의 속도로 교반을 진행하였으며, 온도는 25도에서 12시간, 40도에서 12시간 반복하면서 방출거동을 관찰하였다. 도 4에서 나타내는 바와 같이, 알기네이트 하이드로젤로만 구성된 입자 보다 PLL 또는 PLL-키토산(chitosan)이 포함된 입자의 방출 안정성이 높은 것으로 확인되었다. 알기네이트 하이드로젤의 경우 초기 1주일 안에 50%정도의 내부 용액이 방출되었으나, PLL, PLL-키토산(chitosan) 2차 코팅막의 경우 아주 느리게 내부용액이 방출되는 것을 확인하였으며, 9주 경과 후 10%정도의 방출특성을 나타내는 것으로 확인되었다.
100: 미세유체칩
A: 하이드로젤 입자 제조용 용액
B1~B6: 기능성 입자 용액
C: 기능성 입자를 내포한 하이드로젤 입자
D: A와 B1이 만나는 계면
110: 플랫폼
111: 메인채널
112: 하이드로젤 입자 제조용 용액 유입채널
113, 114, 115, 116, 117: 기능성 입자 유입채널
118: 배출채널 119: 메인채널의 상단면
120: 하이드로젤 입자 제조용 용액 공급관
130, 140, 150, 160, 170: 기능성 입자 공급관
180: 배출관 190: 미세구멍어레이부
191: 미세구멍

Claims (12)

  1. 플랫폼(platform);
    상기 플랫폼 내부에 구비되어 하이드로젤 입자 형성공간을 제공하는 메인채널;
    하이드로젤 제조용 용액 유입채널;
    하이드로젤 입자가 배출되는 배출부;
    상기 메인채널로 유입되는 하이드로젤 제조용 용액 유입채널과 상기 배출부 사이에 위치하며, 기능성 입자가 유입되는 다수의 기능성 입자 유입채널; 및
    상기 기능성 입자 유입채널의 배출구에 구비되며, 상기 기능성 입자 유입채널로 공급되는 성분이 통과하는 다수의 미세구멍을 가지는 미세구멍어레이부를 포함하여 구성되는 미세유체칩을 이용한, 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법으로서,
    상기 하이드로젤 제조용 용액 유입채널에 하이드로젤 제조용 용액을 주입하는 단계(단계 a); 및
    상기 다수의 기능성 입자 유입채널에 각각 기능성 입자를 주입하여 기능성 입자를 내포하는 하이드로젤 입자를 제조하는 단계(단계 b)를 포함하고,
    상기 기능성 입자를 내포하는 하이드로젤 입자의 제조는
    하이드로젤 제조용 용액의 유입 채널에서 메인채널로 하이드로젤 제조용 용액이 유입되어 유입채널에서 배출부 쪽으로 흐르게 되고, 기능성 입자 유입채널로부터 메인채널로 공급되는 기능성 입자와 접촉하게 되어 메인채널에서 기능성 입자가 내포된 하이드로젤 입자가 제조되는 것을 특징으로 하며,
    상기 기능성 입자는 방식기능을 갖는 전도성 고분자를 내포하는 양친매성 나노입자, 항균 기능을 갖는 금속 나노입자 및 자가 치유 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상을 포함하여 구성되고,
    상기 양친매성 나노입자는 지질 : PFPE(perfluoropolyether) : 콜레스테롤이 8~6 : 1~3 : 1 몰비로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이드로젤 제조용 용액 유입채널과, 기능성 입자 유입채널에 주입되는 성분의 유속을 조절함으로써 제조되는 하이드로젤 입자의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    단계 b 이후 하이드로젤 입자에 코팅막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 코팅막을 형성하는 단계는, 하이드로젤 입자를 양이온성 고분자 용액에 침적하여 외곽막을 코팅하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    단계 b 이후 하이드로젤 입자에 이중 코팅막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    이중 코팅막을 형성하는 단계는, 하이드로젤 입자를 제1 용액에 침적하여 외곽막을 1차 코팅한 후 제2 용액에 침적하여 외곽막을 2차 코팅하는 방법으로 수행하고,
    상기 제1 용액은 양이온성 고분자 용액이며,
    상기 제2 용액은 양이온성 고분자, 염산염, 폴리오르니틴, 폴리비닐아민염산염, 폴리(2-디메틸아미노에틸메탈크릴레이트), 폴리(아미도아민) 및 덴드리머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자의 제조 방법.
  8. 방식 기능을 갖는 전도성 고분자를 내포하는 양친매성 나노입자, 항균 기능을 갖는 금속 나노입자 및 자기 치유 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상을 내포하는 다기능성 하이드로젤 입자로서,
    상기 양친매성 나노입자는 지질 : PFPE(perfluoropolyether) : 콜레스테롤이 8~6 : 1~3 : 1 몰비로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 하이드로젤 입자는 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅막은 양이온성 고분자로 형성된 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅막은 이중 코팅막이고,
    상기 이중 코팅막은 양이온성 고분자로 형성된 제1 코팅막을,
    양이온성 고분자, 염산염, 폴리오르니틴, 폴리비닐아민염산염, 폴리(2-디메틸아미노에틸메탈크릴레이트), 폴리(아미도아마인) 및 덴드리머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 형성된 제2 코팅막이 감싸는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 다기능성 하이드로젤 입자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014519504A (ja) * 2011-05-24 2014-08-14 アジエニック，インコーポレイテッド 抗菌性金属ナノ粒子の組成物および方法
KR101492035B1 (ko) * 2013-10-21 2015-02-11 서울대학교산학협력단 베시클 제조장치
US20150248949A1 (en) 2012-10-25 2015-09-03 Isis Innovation Limited Hydrogel network

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