KR102100062B1 - Hyrogel for 3d printing and method thereof - Google Patents

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KR102100062B1
KR102100062B1 KR1020180158223A KR20180158223A KR102100062B1 KR 102100062 B1 KR102100062 B1 KR 102100062B1 KR 1020180158223 A KR1020180158223 A KR 1020180158223A KR 20180158223 A KR20180158223 A KR 20180158223A KR 102100062 B1 KR102100062 B1 KR 102100062B1
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carboxymethyl cellulose
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glycol chitosan
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노인섭
응유엔 하오 트란
고피나탄 자나르타난
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서울과학기술대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a production method of a hydrogel for 3D printing, which comprises the step of: oxidizing carboxymethyl cellulose (CMC); and forming an imine bond by Schiff′s base reaction between the oxidized carboxymethyl cellulose and glycol chitosan (GC), wherein the step of forming the imine bond comprises a step of reacting and bonding the carboxymethyl cellulose and the glycol chitosan at the ratio of 2 : 1 to 2 : 3. The production method of a hydrogel for 3D printing can improve mechanical properties.

Description

3D 프린팅용 하이드로젤 및 이의 제조방법 {Hyrogel for 3d printing and method thereof}Hydrogel for 3D printing and its manufacturing method {Hyrogel for 3d printing and method thereof}

본 명세서에서는 산화된 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 이민결합(imine bond)을 형성하는 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법, 3D 프린팅용 하이드로젤 및 이를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크가 개시된다.In the present specification, a method for manufacturing a hydrogel for 3D printing that forms an imine bond between oxidized carboxymethyl cellulose (CMC) and glycol chitosan (GC), a hydrogel for 3D printing, and the same Disclosed is a bio ink for 3D printing.

종래의 하이드로젤은 가교결합제를 이용하여 고분자를 화학적으로 결합시킴으로써 합성하는 방법을 이용하여 제작되었다. 이 때, 미리 고분자에 가교결합제를 화학적으로 결합시켜 개질된 고분자들 사이의 반응을 이용하여 합성하거나, 가교결합제를 고분자용액과 결합시켜 가교결합에 의한 하이드로젤을 합성하는 것이 일반적이다. 혹은, 특정한 이온이나 유기화합물을 첨가하여 이온결합에 의한 하이드로젤의 합성을 유도하거나, 소수성 화합물을 결합시켜 소수성 결합에 의한 하이드로젤 합성을 유도하는 방법을 사용하여 제조되기도 한다. 또한, 개질된 고분자의 작용기를 효소 및 촉매를 이용하여 고분자젤을 제조하는 방법 역시 일반적으로 이용되고 있다. Conventional hydrogels were manufactured using a method of synthesizing chemically by polymer bonding with a crosslinking agent. In this case, it is common to synthesize a hydrogel by crosslinking by chemically bonding a crosslinking agent to a polymer in advance to synthesize it using a reaction between modified polymers, or by combining a crosslinking agent with a polymer solution. Alternatively, a specific ion or organic compound may be added to induce the synthesis of a hydrogel by ion bonding, or a hydrophobic compound may be combined to induce hydrogel synthesis by hydrophobic bonding. In addition, a method for preparing a polymer gel using an enzyme and a catalyst for a functional group of a modified polymer is also generally used.

이온결합에 의해 생성되는 하이드로젤은 제조시 반응물 간의 반응속도가 빠르고, 다루기 쉬운 장점을 가지는 반면에 세포부착성이 낮고 점탄성과 기계적 물성이 약한 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 고분자량의 알긴산을 이용하는 방법이 있으나, 이 경우 분자량 증가에 따라 고분자의 점성이 높아져 제조공정을 통해 균일한 구조가 형성되지 않는 단점이 있다. Hydrogels produced by ion bonding have the advantages of high reaction speed between reactants during manufacture and easy handling, while having low cell adhesion and weak viscoelasticity and mechanical properties. There is a method of using a high molecular weight alginic acid to overcome this problem, but in this case, the viscosity of the polymer increases as the molecular weight increases, and there is a disadvantage that a uniform structure is not formed through the manufacturing process.

가교결합제를 이용하여 개질한 고분자 젤의 합성의 경우에는, 가교결합제의 독성으로 인한 문제점을 해결해야 하는 단점이 있으며, 효소나 촉매를 사용하는 경우에는 효소와 촉매의 인체 무해성을 입증해야하는 문제점이 있다. 최근에는 카페인을 촉매로 사용하여 폴리(에틸렌글리콜 디글라이시딜 에터), 퓨마르산 혹은 시트르산을 이용한 젤의 합성 및 폴리(프로필렌 옥사이드), 시트르산, 머캅토 수신산 및 폴리(프로필렌 디메타아크릴레이트)를 이용한 젤의 합성이 보고되고 있다 (polymeric materials for bio-applications, PCT/US2015/028311). 최근에는, 시프염기(schiff's base)반응을 통하여 자가결합형의 하이드로젤 개발에도 많은 연구가 진행되고 있다. In the case of synthesis of a polymer gel modified with a crosslinking agent, there is a disadvantage in that a problem due to toxicity of the crosslinking agent has to be solved, and when using an enzyme or catalyst, there is a problem of demonstrating human harmlessness of the enzyme and catalyst have. Recently, the synthesis of gels using poly (ethylene glycol diglycidyl ether), fumaric acid or citric acid using caffeine as a catalyst, and poly (propylene oxide), citric acid, mercapto receiving acid and poly (propylene dimethacrylate) Synthesis of used gels has been reported (polymeric materials for bio-applications, PCT / US2015 / 028311). Recently, many studies have been conducted to develop a self-bonding hydrogel through a Schiff's base reaction.

통상적으로 하이드로젤 제조에 사용되는 생체 친화성 고분자 재료로는 셀룰로오스, 키토산, 히알루론산 및 콜라젠 등의 천연 고분자들이 있다. 이들 중 셀룰로오스는 환경 친화적이며 높은 생분해성과 낮은 독성으로 인해 하이드로젤 제조에 가장 일반적으로 사용된다. 또한, 셀룰로오스로 제조된 하이드로젤은 특유의 다공성 구조로 인하여 단시간 내에 약물의 흡수와 전달이 가능하기 때문에 약물전달 시스템으로 사용하기에도 적합하다Commonly used biocompatible polymer materials for hydrogel production include natural polymers such as cellulose, chitosan, hyaluronic acid, and collagen. Of these, cellulose is environmentally friendly and is most commonly used in hydrogel production due to its high biodegradability and low toxicity. In addition, the hydrogel made of cellulose is suitable for use as a drug delivery system because it can absorb and deliver drugs in a short time due to its unique porous structure.

셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 생물자원으로 자연계의 법칙에 의해 생성, 분해, 이용 및 생성의 순환을 반복하는 무한정 자원에 해당하여, 오래전부터 인류에게 기능성, 저비용 재생물질로 제공되어 왔다. 이러한 셀룰로오스는 에너지, 식량 등의 자원으로서 식물체의 셀룰로오스 성분을 활용하려고 하는 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 최근에는 환경친화적인 고분자 재료의 필요성이 증가하면서 셀룰로오스를 각종 기능성 고분자 재료 및 산업분야에 사용되는 고분자 자원으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.Cellulose is the most abundant biological resource on the earth, and has been provided as a functional and low-cost recyclable material to humans for a long time as it is an infinite resource that repeats the cycle of generation, decomposition, use, and generation by laws of nature. The cellulose is a resource for energy, food, etc., and the development of technology to utilize the cellulosic component of plants has been actively conducted. Recently, as the need for environmentally friendly polymer materials increases, cellulose is used in various functional polymer materials and industrial fields. Research is being actively conducted to replace the polymer resources.

키틴은 인체에 무해한 무미/무취의 천연 고분자 다당류로 주로 홍게 껍질에서 추출되므로 고갈성이 없는 다양한 특징을 보유하고 있는 고부가가치 소재이며, 화학적으로 변형시킨 물질이 키토산이다. 키토산은 물이나 알칼리에는 녹지 않는 불용성 성질을 가진 키틴의 화학구조에서 아세틸 그룹을 제거하여(탈아세틸화) 제조된 고분자이다. 탈아세틸화 정도(degree of deacetylation)에 따라 불용성에서 수용성이 달라지는 고분자로 전환할 수 있으며, 젖산, 구연산, 초산 등의 약산에 잘 녹고 효소의 작용으로 분해되어 쉽게 흡수되는 등의 특성을 보유하고 있어 탈아세틸화 정도를 조절하여 기능성 고분자로 사용되고 있으며, 키틴보다 산업적으로 많이 이용되고 있다. 키토산은 인간, 동물, 식물 등의 조직이나 체내에서 우수한 생체 적합성을 나타내고, 쉽게 분해되어 환경친화적이며 독성이 거의 없어 소재로서 안전하고, 분말, 섬유, 막, 스폰지형 구조체 등 성형성이 우수하고, 점성, 보습성, 금속흡착성, 항균, 항곰팡이 활성 등 기능을 보유하고 있다. 키토산을 섭취시 체내에서 약 40% 정도가 흡수되며 나머지 60%는 체외배설전까지 세포를 활성화시켜 노화를 억제하고 면역력을 강화하여 항암작용, 탈콜레스테롤 작용, 간기능 개선작용, 체내 중금속 및 오염물질 배출 등 인체의 생체조절기능에 중요한 역할을 수행한다.Chitin is a tasteless / odorless natural polymer polysaccharide that is harmless to the human body and is mainly extracted from red crab shells, so it is a high value-added material that has various characteristics without depletion, and a chemically modified substance is chitosan. Chitosan is a polymer produced by removing (deacetylation) acetyl groups from the chemical structure of chitin, which has insoluble properties that are insoluble in water or alkali. Depending on the degree of deacetylation, it can be converted from insoluble to water-soluble polymers. It has properties such as soluble in weak acids such as lactic acid, citric acid, and acetic acid, and is easily absorbed by decomposition by the action of enzymes. It is used as a functional polymer by controlling the degree of deacetylation, and is used more industrially than chitin. Chitosan exhibits excellent biocompatibility in tissues or bodies of humans, animals, plants, etc., and is easily decomposed to be environmentally friendly and has little toxicity, so it is safe as a material, and has excellent moldability such as powder, fiber, membrane, and sponge-like structures, It has functions such as viscous, moisturizing, metal adsorption, antibacterial and antifungal activity. When ingesting chitosan, about 40% is absorbed from the body, and the remaining 60% activates cells until excretion, suppresses aging and strengthens immunity, anti-cancer action, decholesterol action, liver function improvement, heavy metal and pollutant discharge in the body It plays an important role in the body's biological control functions.

탈아세틸 키토산의 경우, 수용성 키토산용액을 제조하는데 제한을 가지고 있으며, 주로 아세톤을 용매로 사용하여 키토산용액을 제조하고 있으며, 이는 의료용 고분자로 적용하는데 문제점으로 보고되고 있다. 수용성 키토산용액을 제조하기 위하여 탈아세틸 키토산에 에틸렌글리콜을 결합하여 수용성을 높이고, 에틸알코올의 측쇄길이를 활용한 글리콜 키토산이 최근에 사용되고 있다. In the case of deacetyl chitosan, there are limitations in preparing a water-soluble chitosan solution, and chitosan solution is mainly produced using acetone as a solvent, which has been reported as a problem in application as a medical polymer. In order to prepare a water-soluble chitosan solution, ethylene glycol is combined with deacetyl chitosan to increase water solubility, and glycol chitosan utilizing side chain length of ethyl alcohol has been recently used.

게다가, 상기 셀룰로오스 및 키토산을 이용하여 젤을 형성하는 경우 균일하게 다공성을 나타내는 하이드로젤을 제조하기가 어렵고, 단순히 시프염기반응을 이용하여 주사형 젤은 제조된 사례가 있으나, 상기 젤의 형태안정성에 대한 보고는 없었다. In addition, when forming a gel using the cellulose and chitosan, it is difficult to prepare a hydrogel that uniformly exhibits porosity, and in some cases, an injection-type gel is manufactured using a sieve base reaction, however, the shape stability of the gel is There were no reports.

특히 복수의 적층구조를 갖는 3D 프린팅 소재로 적용하고자 하는 경우, 프린팅 이후에 그 형태가 유지되지 않는 문제점이 있어 이를 해결하기 위한 노력이 필요하다. Particularly, when it is intended to be applied as a 3D printing material having a plurality of stacked structures, there is a problem in that its shape is not maintained after printing, so efforts to solve it are necessary.

한국등록특허 제 1437082호, “카복시메틸 셀룰로오스 섬유를 함유한 혼성부직포, 그 제조방법 및 용도” (공개일: 2014.07.01)Korean Registered Patent No. 1437082, “Mixed non-woven fabric containing carboxymethyl cellulose fiber, manufacturing method and use thereof” (published: 2014.07.01) 한국등록특허 제 1667778호, “다공성 셀룰로오스 하이드로젤 및 그 제조방법”(공개일: 2016.05.11)Korean Registered Patent No. 1667778, “Porous Cellulose Hydrogel and Method for Producing It” (Publication Date: 2016.05.11)

본 발명의 목적은, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC)를 산화시키는 단계; 및 상기 산화된 카르복시메틸셀룰로오스와 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff’s base)반응에 의한 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 상기 글리콜키토산이 2:1 내지 2:3의 비율로 반응하여 결합하는 단계를 포함하는, 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention, the step of oxidizing carboxymethyl cellulose (Carboxymethyl cellulose, CMC); And forming an imine bond by Schiff's base reaction between the oxidized carboxymethylcellulose and glycol chitosan (GC); Including, The step of forming the imine bond (imine bond) comprises the step of reacting and bonding the carboxymethyl cellulose and the glycol chitosan in a ratio of 2: 1 to 2: 3, 3D printing hydrogel production Is to provide a way.

본 발명의 다른 목적은 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff base)반응에 의해 이민결합(imine bond)된 구조체를 포함하고, 상기 구조체는, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 글리콜키토산의 함량비가 2:1 내지 2:3인, 3D 프린팅용 하이드로젤을 제공하는 것이다.Another object of the present invention includes a structure imine bond by a Schiff base reaction between Carboxymethyl cellulose (CMC) and Glycol chitosan (GC), the structure comprising: It is to provide a hydrogel for 3D printing, wherein the content ratio of the carboxymethyl cellulose and glycol chitosan is 2: 1 to 2: 3.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 하이드로젤을 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크로 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bio ink for 3D printing containing the hydrogel of the present invention.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those having ordinary knowledge in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC)를 산화시키는 단계; 및 상기 산화된 카르복시메틸셀룰로오스와 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff’s base)반응에 의한 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 상기 글리콜키토산이 2:1 내지 2:3의 비율로 반응하여 결합하는 단계를 포함하는, 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the step of oxidizing carboxymethyl cellulose (Carboxymethyl cellulose, CMC); And forming an imine bond by Schiff's base reaction between the oxidized carboxymethylcellulose and glycol chitosan (GC); Including, The step of forming the imine bond (imine bond) comprises the step of reacting and bonding the carboxymethyl cellulose and the glycol chitosan in a ratio of 2: 1 to 2: 3, 3D printing hydrogel production Methods are provided.

일 측에 따르면, 상기 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법은 상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는, 하기 화학식 1로 표기되는 이민결합된 중간체의 형성을 포함할 수 있다. According to one side, the method of manufacturing the hydrogel for 3D printing may include forming an imine bond represented by Chemical Formula 1 in the step of forming the imine bond.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018123520556-pat00001
Figure 112018123520556-pat00001

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff base)반응에 의해 이민결합(imine bond)된 구조체를 포함하고, 상기 구조체는, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 글리콜키토산의 함량비가 2:1 내지 2:3인, 3D 프린팅용 하이드로젤이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, the structure comprises imine bonds by a Schiff base reaction between Carboxymethyl cellulose (CMC) and Glycol chitosan (GC), The structure is provided with a hydrogel for 3D printing, wherein the content ratio of the carboxymethylcellulose and glycol chitosan is 2: 1 to 2: 3.

일 측에 따르면, 상기 하이드로젤은 복수의 적층구조에서 형태안정성을 가질 수 있다.According to one side, the hydrogel may have shape stability in a plurality of stacked structures.

본 발명을 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 하이드로젤 중 어느 하나를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, a bio ink for 3D printing including any one of the hydrogels is provided.

본 발명을 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 하이드로젤 중 어느 하나를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, a bio ink for 3D printing including any one of the hydrogels is provided.

본 발명의 제조방법을 이용하면, 주사형 하이드로젤 및 균일한 형상의 다공성 3D 프린팅용 하이드로젤을 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 3D 프린팅용 하이드로젤을 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크를 이용하여 기계적 물성이 뛰어난 3D 프린팅 구조체를 인쇄할 수도 있다. Using the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture an injection-type hydrogel and a hydrogel for porous 3D printing of uniform shape. In addition, it is also possible to print a 3D printing structure having excellent mechanical properties by using the 3D printing bio ink containing the 3D printing hydrogel of the present invention.

또, 탈아세틸화 정도가 조절되어 생성된 키토산에 글리콜 작용기를 결합시켜 수용성이 향상된 시킨 글리콜키토산을 이용함으로써, 카복시메틸셀룰로오스와의 수소결합을 향상시켜 하이드로젤의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. In addition, by using glycol chitosan, which has improved water solubility by bonding glycol functional groups to the chitosan produced by controlling the degree of deacetylation, it is possible to improve the mechanical properties of the hydrogel by improving hydrogen bonding with carboxymethylcellulose.

또한, 본 발명의 하이드로젤을 제조 전, 세포, 성장인자 등의 생체활성물질이 포함된 카복시메틸셀룰로오스 용액 혹은 글리콜키토산 용액을 혼합하여 하이드로젤을 형성시킬 수 있으므로 생체활성물질이 포함된 하이드로젤을 제조하고, 이들의 방출을 유도하여 손상된 조직을 재생하거나 질병을 치료할 수 있는 조직공학용 지지체 및 생체활성담체로 사용할 수 있다. In addition, before manufacturing the hydrogel of the present invention, a hydrogel containing a bioactive substance can be formed by mixing a carboxymethylcellulose solution containing a bioactive substance such as cells or growth factors or a glycol chitosan solution to form a hydrogel. It can be used as a tissue engineering support and bioactive carrier that can manufacture and induce their release to regenerate damaged tissue or treat diseases.

특히, 반응물 간의 최적의 함량비로 제조된 본 발명의 3D 프린팅용 하이드로젤은 복수의 적층구조로 인쇄시에도 프린팅 된 젤이 프린팅 형상을 유지하는 형태안정성이 매우 뛰어난 특징이 있다. 이러한 특징을 이용하면, 본 발명의 3D 프린팅용 하이드로젤은 조직공학용도나 약물담지체 등으로 이용될 수 있고, 그 외 생체적합성이 요구되는 다양한 3D 프린팅용 구조체를 생성하는데 이용될 수 있다. In particular, the hydrogel for 3D printing of the present invention, which is manufactured at an optimum content ratio between reactants, has a feature that is excellent in shape stability in which a printed gel maintains a printing shape even when printing in a multi-layered structure. Using these features, the hydrogel for 3D printing of the present invention can be used for tissue engineering purposes, drug carriers, and the like, and can be used to create various 3D printing structures that require biocompatibility.

그러나 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, it should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 CMC-A의 알데히드그룹과 GC의 아민그룹 사이의 시프염기(schiff’s base)반응을 통해 젤이 형성되는 메커니즘을 반응구조식으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 FTIR 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 하이드로젤 각각의 SEM 이미지를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 하이드로젤의 팽윤율 및 다공성을 측정하여 분석한 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 하이드로젤의 TGA 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 하이드로젤의 C:G 비율에 따른 MTT 분석을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 인쇄된 3D 프린팅 구조체의 디지털 이미지를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 2층으로 적층된 3D프린팅 구조체의 안정성 테스트 전후의 SEM 이미지를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 하이드로젤을 이용한 인쇄된 3D 프린팅 구조체의 안정성 시험 결과를 나타낸 것이다.
1 is a reaction structure showing the mechanism of gel formation through a Schiff's base reaction between the aldehyde group of CMC-A and the amine group of GC.
Figure 2 shows the results of FTIR analysis using the hydrogel of the present invention.
3 shows an SEM image of each hydrogel of the present invention.
4 is a graph showing the results of analysis by measuring the swelling rate and porosity of the hydrogel of the present invention.
Figure 5 shows the TGA results of the hydrogel of the present invention.
Figure 6 shows the results of performing the MTT analysis according to the C: G ratio of the hydrogel of the present invention.
7 shows a digital image of a 3D printing structure printed using the hydrogel of the present invention.
Figure 8 shows the SEM image before and after the stability test of the 3D printing structure laminated in two layers using the hydrogel of the present invention.
Figure 9 shows the results of the stability test of the printed 3D printing structure using the hydrogel of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments, and the scope of the patent application right is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC)를 산화시키는 단계; 및 상기 산화된 카르복시메틸셀룰로오스와 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff’s base)반응에 의한 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 상기 글리콜키토산이 2:1 내지 2:3의 비율로 반응하여 결합하는 단계를 포함하는, 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the step of oxidizing carboxymethyl cellulose (Carboxymethyl cellulose, CMC); And forming an imine bond by Schiff's base reaction between the oxidized carboxymethylcellulose and glycol chitosan (GC); Including, The step of forming the imine bond (imine bond) comprises the step of reacting and bonding the carboxymethyl cellulose and the glycol chitosan in a ratio of 2: 1 to 2: 3, 3D printing hydrogel production Methods are provided.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff base)반응에 의해 이민결합(imine bond)된 구조체를 포함하고, 상기 구조체는, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 글리콜키토산의 함량비가 2:1 내지 2:3인, 3D 프린팅용 하이드로젤이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, the structure comprises imine bonds by a Schiff base reaction between Carboxymethyl cellulose (CMC) and Glycol chitosan (GC), The structure is provided with a hydrogel for 3D printing, wherein the content ratio of the carboxymethylcellulose and glycol chitosan is 2: 1 to 2: 3.

카르복시메틸셀룰로오스는 음이온성 다당류인 셀룰로오스(cellulose)를 구성하는 글루코오스의 히드록시기를 카르복시메틸기로 치환한 것으로, CMC라는 약칭으로 통용되기도 한다. Carboxymethylcellulose replaces the hydroxy group of glucose constituting an anionic polysaccharide, cellulose, as a carboxymethyl group, and is also commonly used as an abbreviation for CMC.

일 경우로, 카르복시메틸셀룰로오스를 산화시키는 단계는, 과요오드산나트륨(sodium periodate, periodic acid)에 의한 것일 수 있다. 구체적으로는, 과요오드산나트륨이 카르복시메틸셀룰로오스의 디올(diol)기를 산화시킴으로써 2개의 알데하이드 작용기를 생성시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. In one case, the step of oxidizing carboxymethylcellulose may be by sodium periodate (periodic acid). Specifically, sodium periodate may include a step of generating two aldehyde functional groups by oxidizing a diol group of carboxymethylcellulose.

일 측에 따르면, 상기 산화된 카르복시메틸셀룰로오스는 하기의 구조식 1로 이루어지고, 본 명세서에서는 CMC-A와 용어를 혼용하여 기재된다. According to one side, the oxidized carboxymethylcellulose is composed of the following structural formula 1, and is described herein by mixing CMC-A with a term.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure 112018123520556-pat00002
Figure 112018123520556-pat00002

이 때, 카복시메틸셀룰로오스 반복구조의 2개의 글리콜 작용기는 산화반응에 의해 모두 알데하이드 작용기로 전환될 수 있다. At this time, the two glycol functional groups of the carboxymethylcellulose repeat structure can be converted to all aldehyde functional groups by an oxidation reaction.

하이드로젤에 이용되는 다당류는 전술한 셀룰로오스 이외에도 알긴산, 젤란검(gellan gum), k-카라기난(k-carrageenan), 잔탄검(xanthan gum), 키토산, 덱스트란, 히알루론산 등이 보고되어 있는데, 이 중 키토산은 비독성, 생체적합성 및 생분해성이 뛰어난 양이온성 다당류이다. Polysaccharides used in hydrogels include alginic acid, gellan gum, k-carrageenan, xanthan gum, chitosan, dextran, hyaluronic acid, etc., in addition to the aforementioned cellulose. Heavy chitosan is a cationic polysaccharide with excellent non-toxicity, biocompatibility and biodegradability.

본 발명의 글리콜키토산은, 친수성 에틸렌글리콜 작용기의 도입에 의해 중성 pH에서 수용성을 나타내는 키토산의 수용성 키토산 유도체 중 하나로, 글리콜키토산의 기본골격(backbone)을 따라 존재하는 아민기는 용도에 따라 변형이 가능한 작용기 역할을 하며, 또한 카복시그룹과 수소결합을 형성하는 특징이 있다. 특히 통상의 글리콜키토산은 그 특성을 개선하기 위해 다양한 종류의 작용기를 도입할 수 있고, 키틴을 탈아세틸화 하는 과정에서 아세틸기를 남겨 놓거나 100% 제거함으로써 키토산의 소수성 특성을 조절할 수도 있다. The glycol chitosan of the present invention is one of the water-soluble chitosan derivatives of chitosan that exhibits water solubility at neutral pH by introduction of a hydrophilic ethylene glycol functional group, and an amine group present along the backbone of glycol chitosan can be modified according to the application. It plays a role and also has the characteristic of forming hydrogen bonds with the carboxy group. In particular, conventional glycol chitosan can introduce various types of functional groups to improve its properties, and it is also possible to control the hydrophobic properties of chitosan by leaving or removing 100% of acetyl groups in the process of deacetylating chitin.

일 경우로, 본 발명의 하이드로젤 제조방법은, 키틴을 탈아세틸화시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 키토산의 탈아세틸화 정도는 40% 내지 100%일 수 있으며, 구체적으로는 50% 내지 70% 임이 바람직하나, 60%임이 가장 바람직하다. In one case, the hydrogel production method of the present invention may include a step of deacetylating chitin. The degree of deacetylation of the chitosan may be 40% to 100%, specifically 50% to 70%, but most preferably 60%.

본 발명의 하이드로젤은 키틴으로부터 탈아세틸화 정도를 달리하여 수득한 키토산에 글리콜 작용기를 결합시킴으로써 키토산의 수용성을 향상시킨 글리콜키토산을 이용하는 것일 수 있다. 상기 글리콜키토산을 이용함으로써, 카복시메틸셀룰로오스와의 수소결합을 향상시킬 수 있으며, 세포나 성장인자 같은 생체활성물질의 활성도를 유지할 수 있다.The hydrogel of the present invention may use glycol chitosan which improves water solubility of chitosan by binding a glycol functional group to chitosan obtained by varying the degree of deacetylation from chitin. By using the glycol chitosan, hydrogen bonds with carboxymethylcellulose can be improved, and the activity of bioactive substances such as cells and growth factors can be maintained.

일 측에 따르면, 상기 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법은 상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는, 하기 화학식 1로 표기되는 이민결합된 중간체의 형성을 포함할 수 있다. According to one side, the method of manufacturing the hydrogel for 3D printing may include forming an imine bond represented by Chemical Formula 1 in the step of forming the imine bond.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018123520556-pat00003
Figure 112018123520556-pat00003

본 발명의 3D 프린팅용 하이드로젤은 시프염기반응을 이용하여 산화된 카르복시메틸셀룰로오스의 알데히드그룹(aldehyde group)과 글리콜키토산의 아민그룹(amine group) 간의 이민결합(imine bond)에 의해 화학결합이 형성된다. In the hydrogel for 3D printing of the present invention, a chemical bond is formed by an imine bond between an aldehyde group of carboxymethyl cellulose and an amine group of glycol chitosan, which are oxidized using a sieve base reaction. do.

상기 시프염기(Schiff’s base)반응은, 음이온 고분자의 알데히드 그룹(aldehyde group)과 양이온 고분자의 아민그룹(amine group)사이에 이민결합(imine bond, C=N)이 형성되는 반응을 의미하고, 통상적으로 알데히드와 1차 아민 작용기가 탈수축합반응을 진행하면서 생성되는 아조메틴 화합물을 총칭하는 의미로 사용된다. 이 때, 이민결합(imine bond)은, 탄소-질소 간의 이중결합(C=N)을 포함하는 작용기 또는 화합물을 의미한다. The Schiff's base reaction means a reaction in which an imine bond (C = N) is formed between an aldehyde group of an anionic polymer and an amine group of a cationic polymer. As an aldehyde and a primary amine functional group is used as a generic term for the azomethine compound produced while undergoing a dehydration condensation reaction. At this time, imine bond (imine bond) means a functional group or compound containing a double bond (C = N) between carbon-nitrogen.

도 1은 CMC-A의 알데히드그룹과 GC의 아민그룹 사이의 시프염기(schiff's base)반응을 통해 젤이 형성되는 메커니즘을 반응구조식으로 나타낸 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)가 과요오드산나트륨(NaIO4)에 의해 산화되어 알데히드 그룹이 생성된 카르복시메틸셀룰로오스-알데히드(CMC-A)에 글리콜키토산(GC)을 첨가하면 반응하여 이민결합(C=N Bond)이 형성된 중간체 CMC-x-GC가 생성된다. 이 때, 첨가되는 글리콜키토산(GC)는 60%의 탈아세틸화된 것을 이용하였다. 이러한 과정으로 반응을 지속하면, 산화된 카복시메틸셀룰로오스와 글리콜키토산의 작용기 비율과 양에 따라 가교결합의 수가 다른 하이드로젤이 형성될 수 있고, 상기 가교결합의 수가 많을수록 생성된 하이드로젤의 형태안정성이 높아지게 된다. Figure 1 shows the mechanism of gel formation through a Schiff's base reaction between the aldehyde group of CMC-A and the amine group of GC, as shown in Figure 1, as shown in Figure 1, carboxymethylcellulose (CMC ) Is oxidized by sodium periodate (NaIO 4 ) to add glycidyl acid (GC) to carboxymethylcellulose-aldehyde (CMC-A) where aldehyde groups are formed, and reacts to form imine bonds (C = N Bond). Intermediate CMC-x-GC is produced. At this time, the added glycol chitosan (GC) was 60% deacetylated. If the reaction is continued through this process, hydrogels having different number of crosslinks may be formed depending on the ratio and amount of functional groups of oxidized carboxymethylcellulose and glycol chitosan. Will increase.

일 경우로, 상기 중간체 형성시, 상기 이민결합의 형성과 고분자의 이온상호작용(수소결합)이 이중으로 작용하여 이중의 가교결합이 형성될 수 있다. In one case, when the intermediate is formed, the formation of the imine bond and the ion interaction (hydrogen bond) of the polymer act as a double to form a double cross-link.

이러한 이중의 가교결합은 pH 에 따라서 분해성이 달라지며, 가수분해의 효과를 감소시키고, 물 또는 세포배양배지에서 하이드로젤의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 3D 프린팅 진행중 또는 후에도 안정성이 동일하게 유지될 수 있다.This double cross-linking has different degradability depending on the pH, reduces the effect of hydrolysis, can improve the stability of the hydrogel in water or cell culture medium, and can maintain the same stability during or after 3D printing. have.

전술한 제조방법을 이용하면, 양이온성 및 음이온성 중합체가 반응에 참여함으로써, 안정된 젤이 형성될 수 있다. 또한, 세포가 하이드로젤 위에 시딩(seeding)되거나, 하이드로젤과 함께 프린팅 되는 경우, 세포는 시험관 내의 세포 배양배지에서 통상적으로 나타나는 산성pH를 변화시킬 수 잇는 폐기물을 방출하는 경향이 있으며, 이러한 경향은 하이드로젤이 고분자 전해질 복합체를 형성하여 하이드로젤의 가수분해를 억제하고 젤 내부의 네트워크를 오래 유지할 수 있도록 함으로써 젤의 구조를 안정시키는 효과를 야기시킬 수 있다. Using the above-described preparation method, a stable gel can be formed by the cationic and anionic polymers participating in the reaction. In addition, when cells are seeded on a hydrogel or printed with a hydrogel, the cells tend to release wastes that can change the acidic pH typically seen in cell culture media in vitro. The hydrogel forms a polymer electrolyte complex to suppress hydrolysis of the hydrogel and to maintain the network inside the gel for a long time, thereby causing an effect of stabilizing the structure of the gel.

이 때, 카르복시메틸셀룰로오스 및 글리콜키토산의 Schiff 반응의 작용기 비율과 함량비를 조절함으로써 기계적인 물성을 조절할 수 있다. At this time, mechanical properties can be controlled by adjusting the functional group ratio and the content ratio of the Schiff reaction of carboxymethyl cellulose and glycol chitosan.

본 발명의 3D 프린팅용 하이드로젤을 제조하기 위해서는, 카르복시메틸셀룰로오스: 글리콜키토산(이하, C:G)의 비율이 2:1 내지 2:3임이 바람직하고, 1:1인 경우, 가장 바람직하다. 일 경우로, 본 발명의 젤에 생체적합성이 요구되는 경우, 카르복시메틸셀룰로오스의 함량은 감소할수록, 글리콜키토산의 함량은 증가할수록 세포독성이 낮아 세포의 생존능이 높게 나타나므로 글리콜키토산의 함량을 증가시킴으로써 생체적합성을 높일 수 있다. In order to prepare the hydrogel for 3D printing of the present invention, the ratio of carboxymethylcellulose: glycol chitosan (hereinafter, C: G) is preferably 2: 1 to 2: 3, and most preferably 1: 1. In one case, when biocompatibility is required for the gel of the present invention, as the content of carboxymethylcellulose decreases and the content of glycol chitosan increases, the cytotoxicity is low and the viability of cells appears high, thereby increasing the content of glycol chitosan. It can improve biocompatibility.

또, 시프염기반응에 의해 생성되는 젤의 네트워크의 밀도가 높을수록 젤의 구조적 안정성이 확보될 수 있으므로, 균일하고 작은크기의 공극을 가지도록 반응을 유도하는 것이 바람직하다. 상기 유도는, 반응에 참여하는 카르복시메틸셀룰로오스와 글리콜키토산의 시프반응 작용기 비율, 분자량, 함량 등을 조절함으로써 가능하고, 생체적합성과 구조적 안정성을 모두 고려할 때, 상기 C:G는 2:1 내지 2:3임이 바람직하고, 특히, C:G가 1:1인 경우, 생체적합성, 팽윤율, 형태안정성의 측면에서 3D 프린팅용에 최적인 하이드로젤을 제조할 수 있다. In addition, the higher the density of the network of gels produced by the sieve base reaction, the more the structural stability of the gel can be secured, so it is preferable to induce the reaction to have uniform and small-sized pores. The induction is possible by controlling the ratio, molecular weight, content, etc. of the sip reaction functional groups of carboxymethyl cellulose and glycol chitosan participating in the reaction, and considering both biocompatibility and structural stability, the C: G is 2: 1 to 2 It is preferable to be: 3, and in particular, when C: G is 1: 1, a hydrogel that is optimal for 3D printing in terms of biocompatibility, swelling rate, and form stability can be prepared.

위와 같은 방법으로 제조되는 본 발명의 하이드로젤은 글리콜 및 알코올그룹에 의한 이온결합을 형성하고, 글리콜 작용기의 도입에 의해 수소결합을 형성함으로써 구조적인 안정성을 갖는다. 이러한 구조적인 안정성은 3D 프린팅 구조체를 형성시, 구조체의 형태안정성에 기여한다. The hydrogel of the present invention prepared by the above method has an ionic bond by a glycol and alcohol group, and has structural stability by forming a hydrogen bond by introducing a glycol functional group. This structural stability contributes to the shape stability of the structure when forming a 3D printing structure.

일 측에 따르면, 상기 하이드로젤은 복수의 적층구조에서 형태안정성을 가질 수 있다.According to one side, the hydrogel may have shape stability in a plurality of stacked structures.

만일, 하이드로젤이 상기 범위의 C:G의 비율을 갖지 않는 경우, 형태안정성이 낮아 적층구조로 형성하기 어려우며, 적층이 되도 그 형태가 오래 유지되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명의 하이드로젤을 복수의 층으로 적층시켜도 형태안정성이 현저히 향상되는 특징이 있으므로, 상기 하이드로젤을 이용하여 3D 프린팅된 다층의 적층구조체를 형성할 수 있다. 상기 구조체는, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 글리콜키토산의 함량비가 2:1 내지 2:3인 것일 수 있다. If, if the hydrogel does not have a ratio of C: G in the above range, the form stability is low, it is difficult to form a laminated structure, and even if laminated, the form may not be maintained for a long time. That is, even if the hydrogel of the present invention is stacked in a plurality of layers, the shape stability is remarkably improved. Thus, a 3D printed multi-layer stacked structure can be formed using the hydrogel. The structure, the content ratio of the carboxymethyl cellulose and glycol chitosan may be 2: 1 to 2: 3.

본 발명의 3D 프린팅용 하이드로젤은 전술한 바와 같이, 카르복시메틸셀룰로오스가 과요오드산나트륨에 의해 산화되면서 알데히드그룹을 가지게 되면서, 아민그룹을 가지는 글리콜키토산을 첨가하면, 상기 알데히드그룹과 아민그룹간의 시프염기반응에 의해 이민결합이 형성된 안정적인 중간체(단위체)를 가질 수 있다.As described above, in the hydrogel for 3D printing of the present invention, when carboxymethylcellulose is oxidized by sodium periodate and has an aldehyde group, when glycol chitosan having an amine group is added, there is a shift between the aldehyde group and the amine group. It may have a stable intermediate (unit) in which imine bonds are formed by a base reaction.

일 측에 따르면, 본 발명의 하이드로젤은, 복수의 적층구조에서 형태안정성을 가질 수 있다.According to one side, the hydrogel of the present invention may have form stability in a plurality of stacked structures.

전술한 방법으로 제조되는 하이드로젤은 주사형 및 3D 프린팅에 이용되는 바이오 잉크에 포함될 수 있고, 이 경우, 조직공학용도의 지지체, 약물담지체 등의 용도로 이용될 수도 있다. 이 때, 상기 하이드로젤은 용도에 따라 세포, 생체활성분자 등을 포함시킨 카르복시메틸셀룰로오스 용액 또는 글리콜키토산 용액을 이용하여 제조된 것일 수 있다.The hydrogel prepared by the above-described method may be included in bio-inks used for injection and 3D printing, and in this case, it may also be used as a support for tissue engineering and a drug carrier. At this time, the hydrogel may be prepared by using a carboxymethylcellulose solution or glycol chitosan solution containing cells, bioactive molecules, etc., depending on the application.

보다 구체적인 설명은 이하의 실시예를 통해 후술하도록 한다.A more specific description will be described later through the following examples.

실시예 1. 카르복시메틸셀룰로오스의 산화Example 1. Oxidation of carboxymethylcellulose

본 발명의 하이드로젤의 합성에 앞서, 카르복시메틸셀룰로오스를 산화시켜 반응에 용이하도록 하였다. Prior to the synthesis of the hydrogel of the present invention, carboxymethylcellulose was oxidized to facilitate reaction.

먼저, 1g의 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 염(중간 점도, 400-800 cps, Sigma Aldrich)을 실온에서 12시간동안 이중으로 증류시킨 100ml 증류수에 용해시켰다. 이후, 5ml의 물에 과요오드산나트륨(sodium periodate, Wako Pure chemical industries Ltd, Korea) 0.5g을 녹인 것을 상기 용해시킨 용액에 적가하고, 암막의 실온에서 400rpm으로 12시간동안 교반하였다. 미반응된 과요오드산나트륨을 제거하기 위해, 상기 교반된 용액에 에틸렌 글리콜(Sigma Aldrich) 1㎖를 첨가하고 2시간을 추가로 교반하여 반응을 켄칭(quenching)시켰다.First, 1 g of carboxymethylcellulose sodium salt (medium viscosity, 400-800 cps, Sigma Aldrich) was dissolved in 100 ml distilled water double-distilled at room temperature for 12 hours. Thereafter, 0.5 g of sodium periodate (Wako Pure Chemical Industries Ltd, Korea) dissolved in 5 ml of water was added dropwise to the dissolved solution, and the mixture was stirred at 400 rpm at room temperature for 12 hours at room temperature. To remove unreacted sodium periodate, 1 ml of ethylene glycol (Sigma Aldrich) was added to the stirred solution and further stirred for 2 hours to quench the reaction.

반응이 끝난 용액을, 이중으로 증류된 증류수를 이용하여 24시간마다 교환하는 방식으로 7일간 투석하였다. 상기 투석된 용액을 동결건조기에서 7일동안 동결 건조하여 산화된 카르복시메틸셀룰로오스(CMC-A)를 수득했으며, 반응 전체에 대한 수율은 50 내지 55%의 범위로 확인되었다. The solution after the reaction was dialyzed for 7 days by exchanging every 24 hours using distilled distilled water. The dialysis solution was freeze-dried for 7 days in a freeze dryer to obtain oxidized carboxymethylcellulose (CMC-A), and the yield for the entire reaction was confirmed to be in the range of 50 to 55%.

실시예 2. 산화된 카르복시메틸셀룰로오스(CMC-A)와 글리콜키토산(GC)의 합성Example 2. Synthesis of oxidized carboxymethylcellulose (CMC-A) and glycol chitosan (GC)

실시예 1에서 수득한 CMC-A의 시료를 여러가지 농도로 PBS완충액(pH 7.4)에 첨가하고, 이를 실온에서 4시간동안 교반시켰다. 이와 동일한 방법으로, 각각 상이한 농도의 글리콜키토산(Sigma Aldrich)을 PBS완충액(pH 7.4)에 첨가하여, 이들 각각 개별적으로 실온에서 4시간동안 1000rpm으로 볼텍싱(vortexing)하였다. Samples of CMC-A obtained in Example 1 were added to PBS buffer (pH 7.4) at various concentrations and stirred at room temperature for 4 hours. In the same way, different concentrations of glycol chitosan (Sigma Aldrich) were added to PBS buffer (pH 7.4), respectively, and each of them was individually vortexed at 1000 rpm for 4 hours at room temperature.

상기 CMC-A 용액 및 GC 용액을 볼텍스를 이용하여 부드럽게 혼합한 뒤, 균일한 젤을 형성했으며, 이에 소요되는 시간을 측정하였다. 최종적인 젤 형성이 되었는지는 상기 혼합용액이 포함된 튜브를 뒤집어서 확인할 수 있었다. After the CMC-A solution and the GC solution were gently mixed using vortex, a uniform gel was formed, and the time required for this was measured. Whether the final gel formation was confirmed by inverting the tube containing the mixed solution.

젤 형성 및 시간에 대한 측정기록은 하기의 표 1과 같았다. Measurement records for gel formation and time are shown in Table 1 below.

NoNo CMC-ACMC-A GCGC Sample code
(Sample composition)
Sample code
(Sample composition)
Gel formation
Time (sec)
Gel formation
Time (sec)
샘플 1Sample 1 50 mg/ml50 mg / ml 50 mg/ml50 mg / ml C50:G50C50: G50 30 - 40 s30-40 s 샘플 2Sample 2 30 mg/ml30 mg / ml 70 mg/ml70 mg / ml C30:G70C30: G70 30 - 40 s30-40 s 샘플 3Sample 3 70 mg/ml70 mg / ml 30 mg/ml30 mg / ml C70:G30C70: G30 30 - 40 s30-40 s 샘플 4Sample 4 10 mg/ml10 mg / ml 90 mg/ml90 mg / ml C10:G90C10: G90 30 - 40 s30-40 s 샘플 5Sample 5 90 mg/ml90 mg / ml 10 mg/ml10 mg / ml C90:G10C90: G10 30 - 40 s30-40 s

상기 표 1과 같이 혼합된 총 5개의 젤 샘플을 대상으로 각각 상이한 pH 환경의 물에서 안정성을 확인하였으며, 확인결과, 50일 경과후에도 모든 pH에서 안정한 것으로 나타났다.As shown in Table 1, a total of 5 gel samples mixed were checked for stability in water in different pH environments, and the results showed that they were stable at all pH levels even after 50 days.

실시예 3. 하이드로젤의 물성 확인Example 3. Check the physical properties of the hydrogel

실시예 2의 젤 샘플들은 ATR-FTIR 분광기(Travel IR, Smiths Detection, USA)를 이용하여 수행되었다. The gel samples of Example 2 were performed using an ATR-FTIR spectrometer (Travel IR, Smiths Detection, USA).

실험예 1: FTIR 분석Experimental Example 1: FTIR analysis

FTIR 스펙트럼은 500내지 4000cm-1로 각 샘플에 32회 스캔하여 획득하였다. 상기 하이드로젤 샘플을 -80 ℃에서 24 시간 동안 동결시키고 동결 건조기에서 3 일 동안 건조한 후, SEM (TESCAN VEGA3, South Korea)을 사용하여 금으로 코팅한 뒤, 하이드로젤 샘플의 단면형태를 관찰하였다. SEM 이미지를 사용하여 샘플의 형태학적 모습을 ImageJ 소프트웨어를 이용하여 세공직경과 기공벽의 두께, 젤 샘플의 기공크기 등 형태학적인 모습을 관찰하였으며, 다른 한편으로 700 MHz NMR (Agilent, USA)을 이용하여 1H NMR 스펙트럼을 기록하여 화학구조를 분석하였다.The FTIR spectrum was obtained by scanning 32 times for each sample from 500 to 4000 cm -1 . The hydrogel sample was frozen at -80 ° C for 24 hours, dried in a freeze dryer for 3 days, and coated with gold using SEM (TESCAN VEGA3, South Korea), followed by observing the cross-sectional shape of the hydrogel sample. Using the SEM image, the morphological appearance of the sample was observed using ImageJ software, such as pore diameter, pore wall thickness, and pore size of the gel sample. On the other hand, 700 MHz NMR (Agilent, USA) was used. The 1 H NMR spectrum was recorded to analyze the chemical structure.

도 2는 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 FTIR 분석한 결과를 나타낸 것으로, CMC, GC, CMC-A 및 CMC-GC 하이드로젤과 같은 각각의 성분을 FTIR 스펙트럼을 통해 확인하였다. 확인한 결과, 1735 cm-1 부근에 특징적인 알데히드피크가 확인됨으로써, CMC에서 CMC-A 반응으로 발생하는 산화 반응이 있었음을 확인하였다. C = N 결합 진동에 해당하는 1640 cm-1 부근의 피크를 관찰함으로써 CMC-GC에서 시프염기의 형성을 확인했으며, 이민결합 형성의 특징적인 봉우리인 근위피크는 C=C 스트레칭 진동에 대응하여 나타났다. 또, 3400cm-1 주변의 다른 넓은 피크는 더 높은 주파수로 이동한 N-H 및 O-H 결합에 해당하는 것으로 확인되었다. 이러한 FTIR 분석을 통해, CMC-A의 -CHO 그룹과 글리콜 키토산의 -NH2 그룹 사이의 결합을 확인할 수 있었다. Figure 2 shows the results of FTIR analysis using the hydrogel of the present invention, each component such as CMC, GC, CMC-A and CMC-GC hydrogel was confirmed through FTIR spectrum. As a result of the confirmation, it was confirmed that a characteristic aldehyde peak was found around 1735 cm -1 , and that there was an oxidation reaction generated by the CMC-A reaction in the CMC. By observing the peak around 1640 cm -1 corresponding to C = N binding vibration, the formation of the sieve base in CMC-GC was confirmed. . In addition, another broad peak around 3400 cm-1 was found to correspond to NH and OH bonds shifted to higher frequencies. Through this FTIR analysis, binding between the -CHO group of CMC-A and the -NH 2 group of glycol chitosan was confirmed.

실험예 2: 다공성 검증Experimental Example 2: Porosity Verification

종래에 보고된 방법을 이용하여 상기 하이드로젤 샘플의 다공성을 정량화하였다(Ming et al., 2016). 자세히는, 하기 수식 1을 이용하였다. The porosity of the hydrogel sample was quantified using a previously reported method (Ming et al., 2016). In detail, the following Equation 1 was used.

[수식 1][Equation 1]

Porosity (%) = (V1-V3)/(V2-V3) *100(%)Porosity (%) = (V 1 -V 3 ) / (V 2 -V 3 ) * 100 (%)

하이드로젤 샘플을 동결건조시킨 뒤, 샘플의 건조중량을 측정하였다. 건조된 샘플을 담가둘 용매의 부피를 먼저 측정하고, 샘플을 1시간 가량 담가둔 뒤에 총 부피를 측정하였다. 이후, 샘플을 제거한 뒤의 용액의 부피를 측정하여 상기 수식1을 이용함으로써 다공성을 정량화하였다. After the hydrogel sample was lyophilized, the dry weight of the sample was measured. The volume of the solvent to be immersed in the dried sample was first measured, and the total volume was measured after immersing the sample for about 1 hour. Then, the volume of the solution after removing the sample was measured to quantify porosity by using Equation 1.

도 3은, 본 발명의 하이드로젤 각각의 SEM 이미지를 나타낸 것으로, 실시예 2의 샘플 1 내지 3을 이용한 것이다. 도 3을 보면 샘플 1 내지 3의 기공 크기는 각각, 100.86 ± 37.38 μm 및 197.35 ± 84.07 μm 및 150.25 ± 48.39 μm 로 측정되었다. 상기 하이드로젤의 기공 크기는 농도가 변화함에 따라 달라지는 것으로 확인되었다. 특히, 샘플 1은 다른 두 농도에 비해 이민결합을 형성하는 알데히드 작용기 및 이민 작용기 수가 비슷하기 때문에 높은 공유결합을 형성하여 가교결합 밀도가 높아져서 작은 기공 크기를 나타낸 것으로 파악되었다.FIG. 3 shows SEM images of each of the hydrogels of the present invention, and uses samples 1 to 3 of Example 2. 3, the pore sizes of Samples 1 to 3 were measured to be 100.86 ± 37.38 μm and 197.35 ± 84.07 μm and 150.25 ± 48.39 μm, respectively. It was confirmed that the pore size of the hydrogel varied as the concentration changed. Particularly, it was found that Sample 1 exhibited a small pore size due to a high covalent bond and high crosslinking density due to the similar number of aldehyde functional groups and imine functional groups forming imine bonds compared to the other two concentrations.

실험예 3: 팽윤율 분석Experimental Example 3: Analysis of swelling ratio

하이드로젤 샘플의 팽윤율 분석은 종래에 공지된 바와 동일한 방법으로 측정되었다(Das et al., 2018; Huang et al., 2016). 자세히는, 하기의 수식 2를 이용하였다. The swelling rate analysis of the hydrogel sample was measured by the same method as previously known (Das et al., 2018; Huang et al., 2016). In detail, the following Equation 2 was used.

[수식 2][Equation 2]

Swelling ratio (%) = [(W48-W-0)/W0] x 100%Swelling ratio (%) = [(W 48 -W- 0 ) / W 0 ] x 100%

동결건조시킨 하이드로젤을 중량을 칭량하고(W0), 상기 하이드로젤을 60ml 유리병 내의 PBS 용액(ph 7.4) 10ml 에 담가두었다. 상기 담가둔 샘플은 실온에서 48시간 동안 배양하고, 표면에 존재하는 물 만을 제거한 후, 수화된 샘플의 중량을 칭량하였다(W48). The lyophilized hydrogel was weighed (W 0 ) and the hydrogel was immersed in 10 ml PBS solution (ph 7.4) in a 60 ml glass bottle. The soaked sample was incubated at room temperature for 48 hours, and after removing only water present on the surface, the weight of the hydrated sample was weighed (W48).

도 4는 본 발명의 하이드로젤의 팽윤율 및 다공성을 측정하여 분석한 결과 그래프를 나타낸 것으로, 샘플 1 내지 3을 이용한 것이다. 도 4의 (a)를 보면, 하이드로젤 중 샘플 2는 다른 샘플에 비해 상대적으로 높은 팽윤율을 나타냈다. 샘플 1의 경우, 팽윤율이 너무 높지 않아 환경 변화에서의 젤의 형태가 안정될 수 있음을 확인할 수 있었다. 도 4의 (b)는 액체치환법을 사용하여 측정한 하이드로젤 샘플의 다공도 백분율 값을 그래프로 나타낸 것이다. 측정결과, 모든 샘플에서 75% 이상의 다공성이 나타났으며, 특히 샘플 2의 다공성이 가장 높은 것으로 측정하였으나, 그 차이가 다른 샘플과 크지 않았다. Figure 4 shows a graph of the results of measuring and analyzing the swelling rate and porosity of the hydrogel of the present invention, using samples 1 to 3. Referring to Figure 4 (a), the sample 2 of the hydrogel showed a relatively high swelling rate compared to other samples. In the case of Sample 1, it was confirmed that the swelling rate is not too high, so that the shape of the gel in environmental changes can be stabilized. FIG. 4 (b) is a graph showing the porosity percentage value of a hydrogel sample measured using a liquid displacement method. As a result of the measurement, more than 75% porosity was observed in all samples, and in particular, the porosity of Sample 2 was measured to be the highest, but the difference was not large with other samples.

이러한 분석결과는 도 3에서 확인한 SEM 이미지에서 분석한 것과 동일한 결과를 나타낸다. These analysis results show the same results as those analyzed in the SEM image confirmed in FIG. 3.

실험예 4: 열중량(TGA) 분석Experimental Example 4: Thermogravimetric Analysis (TGA)

가교결합된 하이드로젤 샘플을 동결건조기에서 건조시키고 샘플을 질소 처리하여 열중량을 분석하였다. 열중량분석은 TGA 분석기(DTG-60, Shimadzu, Japan)를 사용하여 5℃/분의 스캔속도로 분석하였다. TGA는 알데히드그룹 및 아민그룹의 두 작용기의 교차결합으로 생성된 하이드로젤의 안정성을 확인하고 비교하기 위해 수행되었다. The cross-linked hydrogel sample was dried in a lyophilizer, and the sample was subjected to nitrogen treatment for thermal weight analysis. Thermogravimetric analysis was performed using a TGA analyzer (DTG-60, Shimadzu, Japan) at a scan rate of 5 ° C / min. TGA was performed to confirm and compare the stability of the hydrogel produced by crosslinking the two functional groups of the aldehyde group and the amine group.

도 5는 본 발명의 하이드로젤의 TGA 결과를 나타낸 것으로, 도 5의 그래프는 상온에서 700℃까지 측정한 TGA 결과로 이를 이용하여 샘플의 안정성을 분석하였다. 도 5에 도시된 그래프를 보면, 샘플1 내지 3과 CMC 및 GC의 TGA값이 분석동안 비슷한 중량감소패턴을 보였음을 확인할 수 있다. 175 내지 250 ℃, 250 내지 550 ℃ 내지 650 ℃ 범위의 구역은 중합체의 주사슬의 분해로 인한 중량감소이고, 주로 이산화탄소의 증발에 기인한 것이다. 특히, 샘플 1은 중량감소된 비중이77%로, 샘플 2 (90%) 및 샘플3(84%)에 비해 분해로 인한 중량감소가 적은 결과를 나타냈다. 이러한 결과는, 샘플1의 하이드로젤의 경우 가교결합된 부위가 더 많아 네트워크가 안정적으로 형성되었기 때문이다. 5 shows the TGA result of the hydrogel of the present invention, and the graph of FIG. 5 analyzed the stability of the sample using the TGA result measured from room temperature to 700 ° C. Looking at the graph shown in Figure 5, it can be seen that the samples 1 to 3 and the TGA values of CMC and GC showed similar weight loss patterns during the analysis. Zones in the range of 175 to 250 ° C and 250 to 550 ° C to 650 ° C are weight loss due to decomposition of the main chain of the polymer and are mainly due to evaporation of carbon dioxide. Particularly, Sample 1 had a weight reduction specific gravity of 77%, and showed less weight loss due to decomposition compared to Sample 2 (90%) and Sample 3 (84%). This is because in the case of the hydrogel of Sample 1, there were more crosslinked sites, so the network was stably formed.

실험예 5: 세포독성평가Experimental Example 5: Cytotoxicity evaluation

실시예 2에서 제조된 반응에 참여한 비율이 서로 다른 하이드로젤 샘플에 대한 세포독성 연구는 공지된 방법을 이용하여 수행되었다(Das et al., 2018). 자세히는, 300μl 하이드로 겔 / 1ml배지를 10,000 MC3T3 세포/웰을 함유하는 96 웰 플레이트에 넣었다. 상기 플레이트에MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) 용액을 첨가하여 1, 3 및 5일동안 분석을 수행하였으며, 샘플의 광학밀도는 570nm 파장에서 마이크로플레이트 리더기(Tecan GENios FL., GMI, USA)를 통해 기록하여 세포독성을 평가하였다. Cytotoxicity studies on hydrogel samples with different proportions of participation in the reactions prepared in Example 2 were performed using known methods (Das et al., 2018). Specifically, 300 μl hydrogel / 1 ml medium was placed in a 96 well plate containing 10,000 MC3T3 cells / well. MTT (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide) solution was added to the plate for 1, 3 and 5 days, and the optical density of the sample was at 570 nm. Cytotoxicity was assessed by recording through a microplate reader (Tecan GENios FL., GMI, USA).

도 6은 본 발명의 하이드로젤의 C:G 비율에 따른 MTT 분석을 수행한 결과를 나타낸 것으로, 라텍스를 대조군으로 하여 실시예 2의 샘플 1 내지 5의 세포독성을 평가하였다. 도 7을 보면 샘플 1 내지 5 모두 75% 이상의 세포생존력을 나타내는 것으로 확인되었다. 특히, 샘플 1은 90%의 세포생존율을 나타내었다. 즉, 앞선 실험예를 통해 평가된 샘플1은 세포생존에도 안정성을 갖음을 확인할 수 있었다. Figure 6 shows the results of performing the MTT analysis according to the C: G ratio of the hydrogel of the present invention, and the latex was used as a control to evaluate the cytotoxicity of samples 1 to 5 of Example 2. 7, it was confirmed that all of samples 1 to 5 exhibited cell viability of 75% or more. In particular, Sample 1 showed a cell viability of 90%. That is, it was confirmed that Sample 1 evaluated through the previous experimental example has stability in cell survival.

실험예 6: 3D 프린팅 구조체의 형태안정성 검증Experimental Example 6: 3D printing structure shape stability verification

제조된 하이드로젤을 인쇄하기 위해 공지된 논문에서 소개된 맞춤형 회전 3D 프린터(SeoulTech)를 사용하였다(Lee et al., 2017). 솔리드워크 사의 소프트웨어 (Dassault Systems SolidWorks Corp, 미국)를 사용하여 다른 템플릿 및 충전물을 사용하는 3D 구조물을 설계하였다. To print the prepared hydrogel, a custom rotating 3D printer (SeoulTech) introduced in a known paper was used (Lee et al., 2017). Solidworks software (Dassault Systems SolidWorks Corp, USA) was used to design 3D structures using different templates and fillings.

하이드로젤을 3D 인쇄에 이용하는 경우, 젤화 직후에 침강시킴으로써 하이드로젤을 일반적인 압출에 비해 안정적이고, 단단하게 생성하였다. 인쇄에 사용되는 주입용 바늘은 소프트웨어를 이용하여 X, Y축 스테이지를 조정하고, 인쇄에 최적인 압력과, 온도, 인쇄속도의 매개변수를 확인한 결과, 최적압력은 50 kPa, 최적온도는 35 ° C, 최적인쇄속도는 180 mm / min로 확인되었다. When the hydrogel was used for 3D printing, the hydrogel was produced more stably and firmly than normal extrusion by sedimentation immediately after gelation. For injection needles used for printing, adjust the X and Y-axis stages using software, and after checking the parameters of optimal pressure, temperature, and printing speed for printing, the optimum pressure is 50 kPa and the optimum temperature is 35 °. C, the optimum printing speed was confirmed to be 180 mm / min.

도 7은 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 인쇄된 3D 프린팅 구조체의 디지털 이미지를 도시한 것으로, a 내지 e는 실시예 2의 샘플1의 하이드로젤을 이용하여 2층, 4층, 6층, 8층 및 16층으로 제작된 구조체들의 모습이다. 상기 구조체를 인쇄하는 동안 별도의 가교제나 중합체 또는 지지체를 이용하지 않았음에도, 층 자체를 지지하는 우수한 기계적 특성을 나타냈으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 a 내지 e의 경우 모두 일정한 간격으로 안정적인 구조를 형성하고 있음을 확인하였다. Figure 7 shows a digital image of a 3D printing structure printed using the hydrogel of the present invention, a to e using the hydrogel of Sample 1 of Example 2 2, 4, 6, 8 These are structures made of layers and 16 layers. Although no separate crosslinking agent, polymer, or support was used during printing of the structure, it exhibited excellent mechanical properties supporting the layer itself, and as shown in FIG. 8, in the case of a to e, all were stable at regular intervals. It was confirmed that a structure was formed.

본 발명의 하이드로젤이 3D 프린팅용으로 적합한지, 특히 복수의 적층구조를 형성시에 형태안정성이 뛰어난지 여부를 확인하기 위해 적층수가 상이한 구조체를 프린팅하였다. 프린팅된 구조체의 안정성을 시험하기 위해, pH 7.4의 PBS 용액에 넣어 UV광노출을 1시간동안 진행하고, 고압에서 증기멸균 하였다. The structures having different numbers of layers were printed to confirm whether the hydrogel of the present invention is suitable for 3D printing, and in particular, whether the form stability is excellent when forming a plurality of layered structures. In order to test the stability of the printed structure, UV light exposure was performed for 1 hour in a PBS solution having a pH of 7.4, followed by steam sterilization at high pressure.

도 8은 도 8의 구조체 중 2층으로 적층된 3D프린팅 구조체의 안정성 테스트 전후의 SEM 이미지를 도시한 것으로, a 내지 c는 각각 상이한 배율(a-2 mm; b - 500 ㎛; c - 50 μm)의 안정성 평가 이전의 SEM이미지를 나타낸 것이고, d 내지 f는 상기 a 내지 c 각각의 안정성 평가 이후의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.FIG. 8 shows SEM images before and after the stability test of the 3D printed structure stacked in two layers of the structure of FIG. 8, wherein a to c are different magnifications (a-2 mm; b-500 μm; c-50 μm) ) Shows the SEM image before the stability evaluation, and d to f represent the SEM image after the stability evaluation of each of the a to c.

전술한 방법으로 안정성을 시험한 결과, SEM-2L, SEM-4L, SEM-UV 이미지를 확인한 결과, 도 9와 같이 나타났으며, 인쇄된 구조체의 구조간격이나 형태가 유지되는 것이 확인되었다. As a result of testing the stability by the above-described method, SEM-2L, SEM-4L, and SEM-UV images were confirmed, as shown in FIG. 9, and it was confirmed that the structural spacing or shape of the printed structure was maintained.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or replaced by another component or equivalent Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (5)

카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC)를 산화시키는 단계; 및
상기 산화된 카르복시메틸셀룰로오스와 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff's base)반응에 의한 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 상기 글리콜키토산이 2:1 내지 2:3의 농도비율로 반응하여 결합하는 단계를 포함하고,
상기 산화시키는 단계는, 과요오드산나트륨에 의해 카르복시메틸셀룰로오스의 디올(diol)기를 산화시켜 2개의 알데하이드 작용기를 생성시키는 단계를 포함하는, 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법.
Oxidizing carboxymethyl cellulose (CMC); And
Forming an imine bond by Schiff's base reaction between the oxidized carboxymethylcellulose and glycol chitosan (GC);
Including,
The step of forming the imine bond includes the step of reacting and bonding the carboxymethyl cellulose and the glycol chitosan at a concentration ratio of 2: 1 to 2: 3,
The oxidizing step comprises the steps of oxidizing a diol group of carboxymethylcellulose with sodium periodate to generate two aldehyde functional groups, a method for producing a hydrogel for 3D printing.
제1항에 있어서,
상기 이민결합(imine bond)을 형성하는 단계는, 하기 화학식 1로 표기되는 이민결합된 중간체의 형성을 포함하는, 3D 프린팅용 하이드로젤 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112018123520556-pat00004
According to claim 1,
The step of forming the imine bond (imine bond), including the formation of an imine-bonded intermediate represented by the formula (1), 3D printing method for producing a hydrogel.
[Formula 1]
Figure 112018123520556-pat00004
카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 글리콜키토산(Glycol chitosan, GC)간의 시프 염기(Schiff base)반응에 의해 이민결합(imine bond)된 구조체를 포함하고,
상기 구조체는, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 및 글리콜키토산의 농도비율이 2:1 내지 2:3이고,
상기 카르복시메틸셀룰로오스는 과요오드산나트륨에 의해 디올(diol)기가 산화되어 2개의 알데하이드 작용기가 생성된, 3D 프린팅용 하이드로젤.
Contain imine bond structure by Schiff base reaction between Carboxymethyl cellulose (CMC) and Glycol chitosan (GC),
The structure, the concentration ratio of the carboxymethyl cellulose and glycol chitosan is 2: 1 to 2: 3,
The carboxymethylcellulose is a hydrogel for 3D printing in which two aldehyde functional groups are generated by oxidizing a diol group by sodium periodate.
제3항에 있어서,
상기 하이드로젤은, 복수의 적층구조에서 형태안정성을 가지는, 3D 프린팅용 하이드로젤.
According to claim 3,
The hydrogel has a form stability in a plurality of stacked structures, 3D printing hydrogel.
제3항 또는 제4항의 하이드로젤을 포함하는, 3D 프린팅용 바이오 잉크.
A bio ink for 3D printing, comprising the hydrogel of claim 3 or 4.
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