KR102142319B1 - A manufacturing apparatus of alginate hydrogel particle, alginate hydrogel particle and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치, 알지네이트 입자 및 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제1 캐리어 가스를 이용하여 알지네이트 액적을 주입하는 제1 가습기; 제2 캐리어 가스를 이용하여 2가 양이온 액적을 주입하는 제2 가습기; 상기 제2 가습기 및 제2 가습기 사이에 형성되고, 상기 알지네이트 액적 및 상기 2가 양이온 액적을 가교시켜 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조하는 반응 유리관; 및 상기 알지네이트 하이드로겔 입자가 수득되는 포집 용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses an apparatus for producing alginate hydrogel particles, alginate particles and a method for producing the same. An apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a first humidifier for injecting alginate droplets using a first carrier gas; A second humidifier for injecting divalent cation droplets using a second carrier gas; A reaction glass tube formed between the second humidifier and the second humidifier, and crosslinking the alginate droplet and the divalent cation droplet to prepare alginate hydrogel particles; And a collection container in which the alginate hydrogel particles are obtained.

Description

알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치, 알지네이트 하이드로겔 입자 및 이의 제조 방법{A MANUFACTURING APPARATUS OF ALGINATE HYDROGEL PARTICLE, ALGINATE HYDROGEL PARTICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Alginate hydrogel particles manufacturing apparatus, alginate hydrogel particles, and a manufacturing method thereof{A MANUFACTURING APPARATUS OF ALGINATE HYDROGEL PARTICLE, ALGINATE HYDROGEL PARTICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치, 알지네이트 하이드로겔 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 대의 가습기(nebulizer)를 이용하여 친환경, 생체적합 소재로 사용되는 기능성 알지네이트 하이드로겔(alginate hydrogel) 입자를 대량/연속 생산 공정이 가능한 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치, 알지네이트 하이드로겔 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing alginate hydrogel particles, alginate hydrogel particles, and a method for manufacturing the same, more specifically, a functional alginate hydrogel (alginate) used as an eco-friendly, biocompatible material using two nebulizers hydrogel) relates to an apparatus for producing alginate hydrogel particles capable of mass/continuous production of particles, alginate hydrogel particles, and a method for manufacturing the same.

알지네이트(alginate)는 알긴산(alginic acid)의 염(salt)형태로서 주로 갈조류에서 얻어지는데(Pillay V and Fassihi R. 1999. Journal of Controlled Release 55:45-55, Kim SR et al., 1997. European Polymer Journal 33:1009-1014), Ca2+, Mg2+ 등과 같은 다가 이온(multivalent ion)이 녹아있는 수용액에서 겔화(gellation)되는 특성을 지니고 있다(Ouwerx C. Et al., 1998. Polym. Gels. Netw. 6:393-408). 이는 알지네이트의 카르복실레이트(carboxylate) 그룹과 다가 이온 사이의 정전기적 인력(electrostatic interactions)에 의해서 기계적 강도가 높은 겔을 형성하기 때문이다(Melzoch K et al., 1994. Journal of Biotechnology 32:59-65).Alginate is a salt form of alginic acid, mainly obtained from brown algae (Pillay V and Fassihi R. 1999. Journal of Controlled Release 55: 45-55, Kim SR et al., 1997. European Polymer Journal 33:1009-1014), and has a property of gelling in an aqueous solution in which multivalent ions such as Ca2+ and Mg2+ are dissolved (Ouwerx C. Et al., 1998. Polym. Gels. Netw. 6:393-408). This is because a gel with high mechanical strength is formed by electrostatic interactions between a carboxylate group of alginate and a polyvalent ion (Melzoch K et al., 1994. Journal of Biotechnology 32:59- 65).

이와 같은 특성을 이용하여 마이크로 입자(microsphere) 또는 마크로 입자(macrosphere)를 제조할 수 있고, 알지네이트 하이드로겔 입자는 알지네이트(alginate) 수용성 고분자를 물에 녹인 후 다양한 방법을 이용해서 미세 액적화시키며, 이들 액적을 2가 양이온(Ca2+, Ba2+ 또는 Sr2+)이 포함된 수용액에 노출 또는 분산시켜 제작될 수 있다.Microspheres or macrospheres can be prepared using these properties, and alginate hydrogel particles are dissolved in water of an alginate water-soluble polymer in water, followed by fine dropletization using various methods. The droplets can be prepared by exposing or dispersing an aqueous solution containing a divalent cation (Ca 2+ , Ba 2+ or Sr 2+ ).

이때, 2가 양이온이 미세 액적에 포함된 알지네이트 고분자 사슬을 매우 짧은 시간에 가교시킬 수 있기 때문에, 미세 액적의 모양을 그대로 유지함과 동시에 고체상의 알지네이트 하이드로겔 입자를 손쉽게 제조할 수 있다.At this time, since the alginate polymer chain in which the divalent cation is contained in the fine droplet can be crosslinked in a very short time, the shape of the fine droplet can be maintained and the solid alginate hydrogel particles can be easily produced.

알지네이트 하이드로겔 입자는 다공성 구조를 지닌 친환경, 생체적합 소재로서, 음식(food), 약제(pharmaceuticals), 촉매(catalysis) 또는 유해물 흡착 등 다양한 산업 분야에 사용될 수 있기 때문에, 입자의 원하는 크기 조건에 따라 다양한 생산 방법이 개발되어 왔다.Alginate hydrogel particles are environmentally friendly, biocompatible materials with a porous structure, and can be used in various industrial fields such as food, pharmaceuticals, catalysis, or adsorption of harmful substances. Various production methods have been developed.

예를 들면, 심플 드리핑(simple dripping), 정전기 분무(electrostatic atomization), 원심분리(centrifugation), 진동 노즐(vibrating nozzle), 젯컷팅 스피닝 디스크(jetcutting spinning disk), 스피닝 노즐(spinning nozzle), 스프레이 노즐(spray nozzle), 임핀징 노즐(impinging aerosol), 유화(emulsification), 미세 유체 공학(microfluidics), 주형 방법(templating method) 등이 있다.For example, simple dripping, electrostatic atomization, centrifugation, vibrating nozzle, jetcutting spinning disk, spinning nozzle, spray nozzle (spray nozzle), impinging aerosol, emulsification, microfluidics, templating method, and the like.

특히, 세포나 단백질 또는 지질(lipid) 나노 입자의 캡슐화(encapsulation), 프로바이오틱스(probiotics) 또는 효소 등의 바이오 메디컬 분야로의 응용이나, 유화 기술(Pickering emulsion)의 친환경 계면활성제로의 응용을 위한 알지네이트 하이드로겔 입자의 최적 크기는 대략 수십 마이크로 이내 또는 내외이고, 이러한 조건의 입자를 제작할 수 있는 방법은 상기 열거된 방법 중, 정전기 분무(electrostatic atomization), 진동 노즐(vibrating nozzle), 임핀징 노즐(impinging aerosol) 및 미세 유체 공학(microfluidics)이 사용되고 있다.In particular, alginate for encapsulation of cells or proteins or lipid nanoparticles, application to biomedical fields such as probiotics or enzymes, or application of emulsifying technology as an eco-friendly surfactant The optimum size of the hydrogel particles is approximately tens of microns or less, and a method capable of producing particles under these conditions includes electrostatic atomization, vibrating nozzles, and impinging nozzles among the methods listed above. aerosol) and microfluidics are used.

하지만, 상기 네 가지 방법은 모두 노즐에서 알지네이트 수용액이 분사되는 방식으로, 시간이 지남에 따라 노즐이 막히게 되기 때문에 지속적 사용이 어려워 대량 생산에 치명적인 문제가 발생할 수 있다. However, all of the above four methods are a method in which an alginate aqueous solution is sprayed from a nozzle, and since the nozzle is clogged with time, it is difficult to continuously use it, which can cause a fatal problem in mass production.

대한민국 공개특허 제10-2011-0100857호, "알지네이트 미세입자와 칼슘 카보네이트 미세입자를 함유한 ｐＨ 민감성 마이크로 캡슐 및 그 제조방법"Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0100857, "ｐＨ sensitive microcapsules containing alginate microparticles and calcium carbonate microparticles and method for manufacturing the same" 대한민국 등록특허 제10-0919508호, "매트릭스에 칼슘 카보네이트를 함유한 알지네이트 입자 및 그 제조방법"Republic of Korea Registered Patent No. 10-0919508, "Alginate particles containing calcium carbonate in the matrix and its manufacturing method"

본 발명의 실시예는 제1 가습기 및 제2 가습기를 이용하여 수백 나노 미터 내지 수십 마이크로 크기의 알지네이트 하이드로겔 입자를 대량 생산 및 연속 생산할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치 및 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is a device for producing alginate hydrogel particles and mass production of alginate hydrogel particles capable of mass production and continuous production of alginate hydrogel particles having a size of several hundred nanometers to tens of microns using a first humidifier and a second humidifier. I want to provide a method.

본 발명의 실시예는 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 기능성 물질을 담지하거나 표면 개질함으로써, 알지네이트 하이드로겔 입자를 대량/연속 생산하는 동시에 기능성 코팅을 수행할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치 및 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is a device for producing alginate hydrogel particles and alginate hydrogel particles capable of carrying out functional coating while simultaneously mass-producing/continuously producing alginate hydrogel particles by supporting or surface-modifying a functional substance in the alginate hydrogel particles It is intended to provide a manufacturing method of.

본 발명의 실시예는 알지네이트 수용액 및 2가 양이온 수용액의 농도를 조절하여 가교 반응을 제어하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a method of producing alginate hydrogel particles to control the crosslinking reaction by adjusting the concentration of the alginate aqueous solution and the divalent cation aqueous solution.

본 발명의 실시예는 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 기능성 물질을 담지함으로써, 흡착 성능을 향상시키고, 촉매 반응 또는 약물 방출과 같은 다양한 분야에 사용할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to improve the adsorption performance by supporting a functional material in the alginate hydrogel particles, and to provide alginate hydrogel particles that can be used in various fields such as catalytic reaction or drug release.

본 발명의 실시예는 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 기능성 물질을 표면 개질함으로써, 피커링 에멀젼(Pickering emulsion)을 형성할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide alginate hydrogel particles capable of forming a picking emulsion by surface-modifying a functional material in the alginate hydrogel particles.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제1 캐리어 가스를 이용하여 알지네이트 액적을 주입하는 제1 가습기; 제2 캐리어 가스를 이용하여 2가 양이온 액적을 주입하는 제2 가습기; 상기 제1 가습기 및 상기 제2 가습기 사이에 형성되고, 상기 알지네이트 액적 및 상기 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 형성되는 반응 유리관; 및 상기 알지네이트 하이드로겔 입자가 수득되는 포집 용기를 포함한다.An apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a first humidifier for injecting alginate droplets using a first carrier gas; A second humidifier for injecting divalent cation droplets using a second carrier gas; A reaction glass tube formed between the first humidifier and the second humidifier, wherein the alginate droplet and the divalent cation droplet are crosslinked to form alginate hydrogel particles; And a collection container in which the alginate hydrogel particles are obtained.

상기 제1 가습기 또는 상기 제2 가습기의 가습량은 250g/hr 내지 3kg/hr일 수 있다.The humidification amount of the first humidifier or the second humidifier may be 250 g/hr to 3 kg/hr.

상기 제1 캐리어 가스 및 상기 제2 캐리어 가스의 속도는 1L/min 내지 10L/min일 수 있다.The speed of the first carrier gas and the second carrier gas may be 1L/min to 10L/min.

상기 제1 가습기는 상기 알지네이트 액적을 형성하기 위한 알지네이트 수용액을 포함할 수 있다.The first humidifier may include an alginate aqueous solution for forming the alginate droplets.

상기 알지네이트 수용액은 자성 금속 나노 입자, 자성 금속 산화물 나노 입자, 금속 나노 입자 및 금속-유기 골격구조(MOF, metal organic frameworks) 복합체 나노 입자 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The aqueous alginate solution may further include at least one of magnetic metal nanoparticles, magnetic metal oxide nanoparticles, metal nanoparticles, and metal-organic framework structures (MOF) composite nanoparticles.

상기 제2 가습기는 상기 2가 양이온 액적을 형성하기 위한 2가 양이온 수용액을 포함할 수 있다.The second humidifier may include a divalent cation aqueous solution to form the divalent cation droplet.

상기 2가 양이온 수용액은 2가 양이온 화합물을 포함하고, 상기 2가 양이온 화합물은 염화 바륨(barium chloride, BaCl2), 바륨 아세테이트(Barium acetate), 염화 칼슘(calcium chloride, CaCl2), 염화 스트론튬(strontium chloride, SrCl2), 아세트산 칼슘(Calcium acetate), 젖산 칼슘(Calcium lactate) 및 글루콘산 칼슘(Calcium gluconate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The divalent cation aqueous solution includes a divalent cation compound, and the divalent cation compound includes barium chloride (BaCl 2 ), barium acetate, calcium chloride (CaCl 2 ), and strontium chloride ( strontium chloride, SrCl 2 ), calcium acetate, calcium lactate, and calcium gluconate.

상기 포집 용기는 코팅 용액을 포함하고, 상기 코팅 용액은 아미노(NH2) 기를 포함하는 화합물 또는 키토산을 포함할 수 있다.The collection container includes a coating solution, and the coating solution may include a compound containing an amino (NH 2 ) group or chitosan.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치를 이용하여 제조된다.The alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention are prepared using the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention.

상기 알지네이트 하이드로겔 입자의 크기는 100nm 내지 10μm일 수 있다.The size of the alginate hydrogel particles may be 100nm to 10μm.

상기 알지네이트 하이드로겔 입자는 아미노(NH2) 기를 포함하는 화합물 또는 키토산에 의해 표면 개질될 수 있다.The alginate hydrogel particles may be surface-modified by a compound containing an amino (NH 2 ) group or chitosan.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계; 제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 상기 반응 유리관으로 주입되는 단계; 상기 반응 유리관에서 상기 알지네이트 액적 및 상기 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조되는 단계; 및 상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention comprises the steps of injecting alginate droplets formed in a first humidifier by a first carrier gas into a reaction glass tube; Divalent cation droplets formed in the second humidifier by the second carrier gas are injected into the reaction glass tube; A step in which the alginate droplet and the divalent cation droplet are crosslinked in the reaction glass tube to produce alginate hydrogel particles; And obtaining the alginate hydrogel particles in a collection container.

상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계는, 상기 포집 용기에 포함된 코팅 용액에 의해 상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 표면 개질하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of obtaining the alginate hydrogel particles in a collection container may further include the step of surface-modifying the alginate hydrogel particles by a coating solution included in the collection container.

상기 제1 가습기 또는 상기 제2 가습기의 가습량은 250g/hr 내지 3kg/hr일 수 있다.The humidification amount of the first humidifier or the second humidifier may be 250 g/hr to 3 kg/hr.

상기 제1 캐리어 가스 및 상기 제2 캐리어 가스의 속도는 1L/min 내지 10L/min일 수 있다.The speed of the first carrier gas and the second carrier gas may be 1L/min to 10L/min.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 가습기 및 제2 가습기를 이용하여 수백 나노 미터 내지 수십 마이크로 크기의 알지네이트 하이드로겔 입자를 대량 생산 및 연속 생산할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치 및 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus for producing alginate hydrogel particles and alginate hydrogel particles capable of mass production and continuous production of alginate hydrogel particles having a size of several hundred nanometers to tens of microns using a first humidifier and a second humidifier It can provide a manufacturing method.

본 발명의 실시예에 따르면, 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 기능성 물질을 담지하거나 표면 개질함으로써, 알지네이트 하이드로겔 입자를 대량/연속 생산하는 동시에 기능성 코팅을 수행할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치 및 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by carrying a functional material in the alginate hydrogel particles or surface modification, the apparatus for producing alginate hydrogel particles and alginate hydrogel particles capable of mass/continuous production of alginate hydrogel particles and performing functional coating It is possible to provide a method for producing gel particles.

본 발명의 실시예에 따르면, 알지네이트 수용액 및 2가 양이온 수용액의 농도를 조절하여 가교 반응을 제어하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for producing alginate hydrogel particles to control a crosslinking reaction by adjusting the concentrations of an alginate aqueous solution and a divalent cation aqueous solution.

본 발명의 실시예에 따르면, 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 기능성 물질을 담지함으로써, 흡착 성능을 향상시키고, 촉매 반응 또는 약물 방출과 같은 다양한 분야에 사용할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by supporting a functional material in the alginate hydrogel particles, it is possible to improve the adsorption performance and provide alginate hydrogel particles that can be used in various fields such as catalytic reaction or drug release.

본 발명의 실시예에 따르면, 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 기능성 물질을 표면 개질함으로써, 피커링 에멀젼(Pickering emulsion)을 형성할 수 있는 알지네이트 하이드로겔 입자를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by surface-modifying a functional material in the alginate hydrogel particles, it is possible to provide alginate hydrogel particles capable of forming a picking emulsion.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 제1 가습기를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 반응 유리관을 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 반응을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 제2 가습기를 도시한 이미지이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시에에 따른 하이드로겔 입자의 주사전자현미경 결과를 도시한 이미지이고, 도 10는 본 발명의 실시에에 따른 하이드로겔 입자의 표면의 주사전자현미경 결과를 도시한 이미지이다.
도 11 및 12는 자성 나노 입자를 담지한 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 주사전자현미경 결과를 도시한 이미지이다.
도 13은 자성 나노 입자를 담지한 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면 원소 비율을 도시한 그래프이다.1 is a schematic view showing an apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a first humidifier included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a reaction glass tube included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing the reaction of alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are images showing a second humidifier included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are images showing the scanning electron microscope results of the hydrogel particles according to the practice of the present invention, and FIG. 10 shows the scanning electron microscope results of the surface of the hydrogel particles according to the practice of the present invention. It is an image.
11 and 12 are images showing scanning electron microscope results of alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention carrying magnetic nanoparticles.
13 is a graph showing the ratio of surface elements of alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention carrying magnetic nanoparticles.

이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 당업계의 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations will be omitted if they unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, the terms to be described later are terms set in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention of the producer or customs in the art, so the definition should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치를 도시한 모식도이다.1 is a schematic view showing an apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.

도 1은 제1 가습기(110)가 상부에 형성되고, 제2 가습기(120)가 하부에 형성된 구조를 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않고, 제1 가습기(110) 및 제2 가습기(110)의 위치는 자유롭게 변경될 수 있다.1 illustrates a structure in which the first humidifier 110 is formed at the top and the second humidifier 120 is formed at the bottom, but is not limited thereto, and the first humidifier 110 and the second humidifier 110 are The location can be changed freely.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제1 캐리어 가스를 이용하여 알지네이트 액적을 주입하는 제1 가습기(110), 제2 캐리어 가스를 이용하여 2가 양이온 액적을 주입하는 제2 가습기(120), 제1 가습기(110) 및 제2 가습기(120) 사이에 형성되고, 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 형성되는 반응 유리관(130) 및 알지네이트 하이드로겔 입자가 수득되는 포집 용기(140)를 포함한다.The apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a first humidifier 110 for injecting alginate droplets using a first carrier gas, and a second for injecting divalent cation droplets using a second carrier gas The reaction glass tube 130 and alginate hydrogel particles formed between the humidifier 120, the first humidifier 110 and the second humidifier 120, and the alginate droplets and divalent cation droplets are crosslinked to form alginate hydrogel particles It includes a collection container 140 is obtained.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제1 가습기(110) 및 제2 가습기(120)를 이용하여 수백 나노 미터 내지 수십 마이크로 크기 내외의 알지네이트 하이드로겔 입자를 대량 생산 및 연속 생산할 수 있다.Therefore, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention uses a first humidifier 110 and a second humidifier 120 to mass-produce alginate hydrogel particles within a few hundred nanometers to several tens of micro sizes. It can be produced continuously.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제1 가습기(110)를 포함한다.The apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a first humidifier 110.

제1 가습기(110)는 반응 유리관(130)으로 알지네이트 액적을 주입하기 위한 것으로, 제1 가습기(110)는 알지네이트 액적을 형성하기 위한 알지네이트 수용액을 포함할 수 있다.The first humidifier 110 is for injecting alginate droplets into the reaction glass tube 130, and the first humidifier 110 may include an alginate aqueous solution for forming alginate droplets.

알지네이트 수용액은 알지네이트 화합물을 포함하고, 알지네이트 화합물은 소듐 알지네이트(Sodium alginate)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The alginate aqueous solution includes an alginate compound, and the alginate compound may include sodium alginate, but is not limited thereto.

또한, 알지네이트 수용액은 농도에 따라 제1 가습기(110)를 통한 알지네이트 액적의 분무량이 제어될 수 있다.In addition, the amount of the alginate solution can be controlled depending on the concentration of the alginate droplet through the first humidifier 110.

바람직하게는, 알지네이트 수용액은 1wt% 내지 10wt%의 농도를 가질 수 있고, 알지네이트 수용액의 농도가 전술한 범위를 벗어나면 알지네이트 수용액의 점도가 증가하여 제1 가습기(110)를 통해 분무되지 않는 문제가 있다.Preferably, the alginate aqueous solution may have a concentration of 1wt% to 10wt%, and when the concentration of the alginate aqueous solution exceeds the above-described range, the viscosity of the alginate aqueous solution increases, so that the problem of not being sprayed through the first humidifier 110 have.

실시예에 따라, 알지네이트 수용액은 기능성 물질을 더 포함할 수 있고, 알지네이트 수용액에 포함되는 기능성 물질은 자성 금속 나노 입자, 자성 금속 산화물 나노 입자, 금속 나노 입자 및 금속-유기 골격구조(MOF, metal organic frameworks) 복합체 나노 입자 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment, the alginate aqueous solution may further include a functional material, and the functional material included in the alginate aqueous solution may include magnetic metal nanoparticles, magnetic metal oxide nanoparticles, metal nanoparticles, and metal-organic skeletal structure (MOF). frameworks) may be at least one of composite nanoparticles, but is not limited thereto.

자성 금속 나노 입자는 철족 금속 원소(Fe, Ni, Co), 희토류 원소(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), 화폐금속 원소(Cu, Ag, Au), 아연족 원소(Zn, Cd, Hg), 알루미늄족 원소(Al, Ga, In, Tl), 알칼리토금속 원소(Ca, Sr, Ba, Ra) 및 백금족 원소(Pt, Pd 등) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The magnetic metal nanoparticles include iron group metal elements (Fe, Ni, Co), and rare earth elements (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), Monetary metal elements (Cu, Ag, Au), zinc group elements (Zn, Cd, Hg), aluminum group elements (Al, Ga, In, Tl), alkaline earth metal elements (Ca, Sr, Ba, Ra) and platinum group elements (Pt, Pd, etc.).

자성 금속 산화물 나노 입자는 철족 금속 원소(Fe, Ni, Co), 희토류 원소(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), 화폐금속 원소(Cu, Ag, Au), 아연족 원소(Zn, Cd, Hg), 알루미늄족 원소(Al, Ga, In, Tl), 알칼리토금속 원소(Ca, Sr, Ba, Ra) 및 백금족 원소(Pt, Pd 등) 중 적어도 하나 이상 포함하는 금속의 산화물일 수 있다.The magnetic metal oxide nanoparticles include iron group metal elements (Fe, Ni, Co) and rare earth elements (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) , Monetary metal elements (Cu, Ag, Au), zinc group elements (Zn, Cd, Hg), aluminum group elements (Al, Ga, In, Tl), alkaline earth metal elements (Ca, Sr, Ba, Ra) and platinum groups It may be an oxide of a metal containing at least one of the elements (Pt, Pd, etc.).

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치를 이용하여 제조된 알지네이트 하이드로겔 입자가 자성 금속 나노 입자 또는 자성 금속 산화물 나노 입자를 포함함으로써, 자기장에 반응하는 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조할 수 있어, 알지네이트 하이드로겔 입자의 회수가 용이하고, 작은 크기를 갖는 마그네틱바(magnetic bar)를 제조할 수 있다.The alginate hydrogel particles prepared by using the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention include magnetic metal nanoparticles or magnetic metal oxide nanoparticles, thereby producing alginate hydrogel particles reacting to a magnetic field. Thereby, it is easy to recover the alginate hydrogel particles, and a magnetic bar having a small size can be produced.

금속 나노 입자는 금(Au) 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 비스무트(Bi), 납(Pb), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 및 안티몬(Sb) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Metal nanoparticles include gold (Au) silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), nickel (Ni), bismuth (Bi), lead (Pb), indium (In), tin ( Sn), zinc (Zn), titanium (Ti), aluminum (Al), cobalt (Co), molybdenum (Mo), and antimony (Sb).

금속-유기 골격구조 복합체 나노 입자는 다양한 중심 금속 이온이 유기 리간드와 결합된 복합체이고, 금속 이온은 아연(Zn), 구리(Cu), 니텔(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 말간(Mn), 크롬(Cr), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 루테늄(Ru), 가돌리늄(Gd), 유로퓸(Eu) 및 터븀(Tb) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 유기 리간드는 벤조이미다졸(benzimidazole), 2,5-다이하이드록시 테레프탈산(DOT; 2,5-dihydroxyterephthalic acid), 카르복실레이트(carboxylate), 포스포네이트(phosphonate), 이민(amine), 아지드(azide), 싸이오나이트(cyanide), 스쿠아릴(squaryl), 헤테로원자(heteroatom), 모노카르복실 산(monocarboxylic acid), 다이카르복실 산(dicarboxylic acid), 트리카르복실 산(tricarboxylic acid), 테트라카르복실 산(tetracarboxylic acid), 이미다졸(imidazole), 포믹산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 옥살산(oxalic acid), 프로판산(propanoic acid), 부텐이산(butanedioic acid), (E)-부텐이산((E)-butenedioic acid), 테레프탈산(benzene-1,4-dicarboxylic acid), 아이소프탈산(benzene-1,3-dicarboxylic acid), 트리메스산(benzene-1,3,5-tricarboxylic acid), 2-아미노-1,4-벤젠디카르복실 산(2-amino-1,4-benzenedicarboxylic acid), 2-브로모-1,4-벤젠디카르복실 산(2-bromo-1,4-benzenedicarboxylic acid), 바이페닐-4,4'-디카르복실 산(biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid), 바이페닐-3,3',5,5'-테트라카르복실 산(biphenyl-3,3',5,5'-tetracarboxylic acid), 바이페닐-3,4',5-트리카르복실 산(biphenyl-3,4',5-tricarboxylic acid), 2,5-디하이드록시-1,4-벤젠디카르복실 산(2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylic acid), 1,3,5-트리스(4-카르복실페닐)벤젠(1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene), (2E,4E)- 헥사-2,4-디엔산((2E,4E)-hexa-2,4-dienedioic acid), 1,4-나프탈렌디카르복실 산(1,4-naphthalenedicarboxylic), 나프탈렌-2,6-디카르복실 산(naphthalene-2,6-dicarboxylate), 피렌-2,7-디카르복실 산(pyrene- 2,7-dicarboxylic acid), 4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2,7-디카르복실 산(4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7-dicarboxylic acid), 아스파트산(aspartic acid), 글루탐산(glutamic acid), 아데닌(adenine), 4,4'-바이피리딘(4,4'-bypiridine), 피리미딘(pyrimidine), 피라진(pyrazine), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 피리진-4-카르복실 산(pyridine-4-carboxylic acid), 피리딘-3-카르복실산(pyridine-3-carboxylic acid), 이미다졸(imidazole), 1H-벤조이미다졸(1H-benzimidazole), 2-메틸-1H-이미다졸(2-methyl-1H-imidazole) 및 4-메틸-5-이미다졸카르복스알데하이드(4-methyl-5-imidazolecarboxaldehyde) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Metal-organic skeletal structure nanoparticles are complexes in which various central metal ions are combined with organic ligands, and metal ions are zinc (Zn), copper (Cu), nitel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), Malgan (Mn), Chromium (Cr), Cadmium (Cd), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Zirconium (Zr), Chromium (Cr), Vanadium (V), Molybdenum (Mo), Aluminum (Al), It may include at least one of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), ruthenium (Ru), gadolinium (Gd), europium (Eu), and terbium (Tb). Ligands are benzoimidazole, 2,5-dihydroxy terephthalic acid (DOT), carboxylate, phosphonate, amine, azide ( azide, cyanide, squaryl, heteroatom, monocarboxylic acid, dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetra Tetracarboxylic acid, imidazole, formic acid, acetic acid, oxalic acid, propanoic acid, butanedioic acid, (E) -Butene diacid ((E)-butenedioic acid), terephthalic acid (benzene-1,4-dicarboxylic acid), isophthalic acid (benzene-1,3-dicarboxylic acid), trimesic acid (benzene-1,3,5-tricarboxylic acid) acid), 2-amino-1,4-benzenedicarboxylic acid, 2-bromo-1,4-benzenedicarboxylic acid (2-bromo-1, 4-benzenedicarboxylic acid), biphenyl- 4,4'-dicarboxylic acid (biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid), biphenyl-3,3',5,5'-tetracarboxylic acid (biphenyl-3,3',5,5' -tetracarboxylic acid), biphenyl-3,4',5-tricarboxylic acid, 2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylic acid (2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylic acid), 1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene (1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene), (2E,4E )- Hexa-2,4-dienoic acid ((2E,4E)-hexa-2,4-dienedioic acid), 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, naphthalene-2,6- Dicarboxylic acid (naphthalene-2,6-dicarboxylate), pyrene-2,7-dicarboxylic acid (4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7) -Dicarboxylic acid (4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7-dicarboxylic acid), aspartic acid, glutamic acid, adenine, 4,4'-bipyridine (4,4'-bypiridine), pyrimidine, pyrazine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, pyridine- 4-Carboxylic acid (pyridine-4-carboxylic acid), pyridine-3-carboxylic acid, imidazole, 1H-benzoimidazole, 2-methyl It may include at least one of -1H-imidazole (2-methyl-1H-imidazole) and 4-methyl-5-imidazole carboxaldehyde (4-methyl-5-imidazolecarboxaldehyde).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치의 제1 가습기(110)의 전력은 200W 이상일 수 있고, 제1 가습기(110)의 전력이 200W 미만이면 전력이 너무 약해 점도가 높은 알지네이트 수용액을 분무시킬 수 없는 문제가 있다.In addition, the power of the first humidifier 110 of the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention may be 200 W or more, and when the power of the first humidifier 110 is less than 200 W, the power is too weak and the viscosity is high There is a problem that the alginate aqueous solution cannot be sprayed.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 제1 가습기(110)에 대해서는 도 2에서 보다 상세히 설명하기로 한다.The first humidifier 110 included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention will be described in more detail in FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 제1 가습기를 도시한 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a first humidifier included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 점선 박스 부분을 확대한 도면이다. 또한, 도 2는 제1 가습기(110)에 대해서 설명하고 있지만, 제1 가습기(110) 및 제2 가습기는 가습기 내에 포함되는 수용액의 종류가 상이한 것을 제외하면 동일한 구성요소를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.FIG. 2 is an enlarged view of a dotted box portion of FIG. 1. In addition, although FIG. 2 describes the first humidifier 110, the first humidifier 110 and the second humidifier may include the same components except that different types of aqueous solutions are included in the humidifier. It is not limited.

제1 가습기(110)는 알지네이트 수용액을 수용하는 용기 하부에 초음파 진동자가 배치되어 있고, 측면에는 제1 캐리어 가스(122)를 주입하기 위한 제1 캐리어 가스 펌프가 배치되어 있으며, 제1 가습기(110)와 반응 유리관(130) 사이에는 알지네이트 액적이 이동되는 제1 연결관(161)이 연결되어 있다.The first humidifier 110, the ultrasonic vibrator is disposed under the container containing the alginate aqueous solution, the first carrier gas pump for injecting the first carrier gas 122 is disposed on the side, the first humidifier 110 ) And the reaction glass tube 130 are connected with a first connection tube 161 through which alginate droplets move.

따라서, 제1 가습기(110)는 알지네이트 수용액을 수용하는 용기 하부에 배치된 초음파 진동자를 이용하여 알지네이트 수용액을 진동시키면, 초음파에 의해 미세화된 알지네이트 액적(111)을 생성하고, 생성된 알지네이트 액적(111)은 제1 가습기(110)에 연결된 제1 캐리어 가스 펌프에서 흘려주는 제1 캐리어 가스(122)에 의해 반응 유리관(130)으로 주입될 수 있다.Therefore, when the first humidifier 110 vibrates an alginate aqueous solution using an ultrasonic vibrator disposed under a container accommodating the alginate aqueous solution, the alginate droplet 111 refined by ultrasonic waves is generated, and the generated alginate droplet 111 ) May be injected into the reaction glass tube 130 by the first carrier gas 122 flowing from the first carrier gas pump connected to the first humidifier 110.

제1 캐리어 가스(122)는 알지네이트 액적을 수송하기 위한 기체로, 예를 들어, 공기, 질소, 아르곤 및 헬륨 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The first carrier gas 122 is a gas for transporting alginate droplets, and may include, for example, at least one of air, nitrogen, argon, and helium.

알지네이트 액적(111)은 제1 가습기(110)만으로도 반응 유리관(130)으로 주입될 수 있으나, 제1 가습기(110)는 제1 캐리어 가스를 흘려줌으로써 알지네이트 액적(111)의 움직임을 보다 향상시킬 수 있다.The alginate droplet 111 may be injected into the reaction glass tube 130 even with the first humidifier 110, but the first humidifier 110 can further improve the movement of the alginate droplet 111 by flowing a first carrier gas. have.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제1 캐리어 가스(122)를 사용함으로써, 알지네이트 액적(111)의 분무량 및 이동 속도를 향상시킬 수 있고, 나아가 반응 유리관(130) 내에서의 알지네이트 액적(111) 및 2가 양이온 액적의 가교 반응 비율을 증가시킬 수 있다.Therefore, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention can improve the spray amount and the moving speed of alginate droplets 111 by using the first carrier gas 122, and furthermore, the reaction glass tube 130 It is possible to increase the crosslinking reaction ratio of the alginate droplets 111 and divalent cation droplets within.

또한, 제1 캐리어 가스(122)의 압력은 제1 가습기(110)의 전력에 의해 조절될 수 있다.In addition, the pressure of the first carrier gas 122 may be adjusted by the power of the first humidifier 110.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제2 가습기(120)를 포함한다.Referring again to FIG. 1, an apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a second humidifier 120.

제2 가습기(120)는 반응 유리관(130)으로 2가 양이온 액적을 주입하기 위한 것으로, 제2 가습기(120)는 2가 양이온 액적을 형성하기 위한 2가 양이온 수용액을 포함할 수 있다.The second humidifier 120 is for injecting a divalent cation droplet into the reaction glass tube 130, and the second humidifier 120 may include a divalent cation aqueous solution for forming a divalent cation droplet.

2가 양이온 수용액은 2가 양이온 화합물을 포함하고, 2가 양이온 화합물은 염화 바륨(barium chloride, BaCl2), 바륨 아세테이트(Barium acetate), 염화 칼슘(calcium chloride, CaCl2), 염화 스트론튬(strontium chloride, SrCl2), 아세트산 칼슘(Calcium acetate), 젖산 칼슘(Calcium lactate) 및 글루콘산 칼슘(Calcium gluconate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The divalent cation aqueous solution contains a divalent cation compound, and the divalent cation compound includes barium chloride (BaCl 2 ), barium acetate, calcium chloride (CaCl 2 ), and strontium chloride , SrCl 2 ), calcium acetate, calcium lactate, and calcium gluconate.

또한, 2가 양이온 수용액은 농도에 따라 알지네이트(alginate)의 가교(crosslinking) 반응이 조절될 수 있고, 바람직하게는, 2가 양이온 수용액의 농도가 증가하면 알지네이트의 가교 반응 빠르게 생성될 수 있고, 더 나아가, 가교 강도를 증가시킬 수 있다.In addition, the crosslinking reaction of the alginate may be controlled according to the concentration of the divalent cation aqueous solution, and preferably, the crosslinking reaction of the alginate may be rapidly generated when the concentration of the divalent cation aqueous solution increases, more Furthermore, the crosslinking strength can be increased.

바람직하게는, 2가 양이온 수용액은 1wt% 내지 10wt%의 농도를 가질 수 있고, 2가 양이온 수용액의 농도가 전술한 범위를 가질 때 이미 충분히 빠르게 가교 반응이 진행되기 때문에 2가 양이온 수용액의 농도가 전술한 범위를 초과하는 것은 불필요하다.Preferably, the divalent cation aqueous solution may have a concentration of 1 wt% to 10 wt%, and when the concentration of the divalent cation aqueous solution has the above-described range, the concentration of the divalent cation aqueous solution is sufficiently rapid because the crosslinking reaction proceeds. It is unnecessary to exceed the above-mentioned range.

실시예에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제2 가습기(120)에 2가 양이온 수용액이 아닌 3가 양이온 수용액을 포함할 수 있고, 3가 양이온 수용액은 3가 양이온 화합물을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention may include a trivalent cation aqueous solution rather than a divalent cation aqueous solution in the second humidifier 120, and the trivalent cation aqueous solution is trivalent Cationic compounds.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치의 제2 가습기(120)의 전력은 30W 이상일 수 있고, 제2 가습기(120)의 전력이 30W 미만이면 전력이 너무 약해 2가 양이온 수용액을 분무시킬 수 없는 문제가 있다.In addition, the power of the second humidifier 120 of the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention may be 30 W or more, and when the power of the second humidifier 120 is less than 30 W, the power is too weak and the divalent cation There is a problem that the aqueous solution cannot be sprayed.

제2 가습기(120)는 2가 양이온 수용액을 수용하는 용기 하부에는 초음파 진동자가 배치되어 있고, 측면에는 제2 캐리어 가스를 주입하기 위한 제2 캐리어 가스 펌프가 배치되어 있으며, 제2 가습기(120)와 반응 유리관(130) 사이에는 2가 양이온 액적 및 알지네이트 하이드로겔 입자가 이동되는 제2 연결관(162)이 연결되어 있으며, 제2 가습기(120)와 포집 용기(140) 사이에는 2가 양이온 액적 및 알지네이트 하이드로겔 입자가 이동되는 제3 연결관(163)이 연결되어 있다.In the second humidifier 120, an ultrasonic vibrator is disposed under a container accommodating a divalent cation aqueous solution, and a second carrier gas pump for injecting a second carrier gas is disposed on the side, and the second humidifier 120 is provided. Between the reaction glass tube 130 and the divalent cation droplet and the second connecting tube 162 through which the alginate hydrogel particles are moved are connected, the divalent cation droplet between the second humidifier 120 and the collection container 140. And a third connecting tube 163 through which the alginate hydrogel particles are moved.

따라서, 제2 가습기(120)는 2가 양이온 수용액을 수용하는 용기 하부에 배치된 초음파 진동자를 이용하여 2가 양이온 수용액을 진동시키면, 초음파에 의해 미세화된 2가 양이온 액적을 생성하고, 생성된 2가 양이온 액적은 제2 가습기(120)에 연결된 제2 캐리어 가스 펌프에서 흘려주는 제2 캐리어 가스에 의해 반응 유리관(130)으로 주입될 수 있다.Therefore, when the second humidifier 120 vibrates a divalent cation aqueous solution using an ultrasonic vibrator disposed under a container containing a divalent cation aqueous solution, the second humidifier 120 generates micronized divalent cation droplets, and the generated 2 The cation droplet may be injected into the reaction glass tube 130 by the second carrier gas flowing from the second carrier gas pump connected to the second humidifier 120.

제2 캐리어 가스는 2가 양이온 액적을 수송하기 위한 기체로, 예를 들어, 공기, 질소, 아르곤 및 헬륨 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The second carrier gas is a gas for transporting divalent cation droplets, and may include, for example, at least one of air, nitrogen, argon, and helium.

2가 양이온 액적은 제2 가습기(120)만으로도 반응 유리관(130)으로 주입될 수 있으나, 제2 가습기(120)는 제2 캐리어 가스를 흘려줌으로써 2가 양이온 액적의 움직임을 향상시킬 수 있다.The divalent cation droplet can be injected into the reaction glass tube 130 even with the second humidifier 120, but the second humidifier 120 can improve the movement of the divalent cation droplet by flowing a second carrier gas.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제2 캐리어 가스를 사용함으로써, 2가 양이온 액적의 분무량 및 이동 속도를 향상시킬 수 있고, 나아가 반응 유리관(130) 내에서의 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적의 가교 반응 비율을 증가시킬 수 있다.Therefore, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention can improve the spray amount and the moving speed of divalent cation droplets by using a second carrier gas, and furthermore, alginate in the reaction glass tube 130 It is possible to increase the crosslinking reaction ratio of droplets and divalent cation droplets.

또한, 제2 캐리어 가스의 압력은 제2 가습기(120)의 전력에 의해 조절될 수 있다.In addition, the pressure of the second carrier gas may be adjusted by the power of the second humidifier 120.

제2 가습기(120)에 형성되어 있는 제2 연결관(162) 및 제3 연결관(163)은 일체로 형성될 수 있고, 일체로 형성된 제2 연결관(162) 및 제3 연결관(163)은 "┫"형상을 가질 수 있다. 따라서, 2가 양이온 액적은 제2 캐리어 가스에 의해 제2 연결관(162)을 통해 반응 유리관(130)으로 이동되고, 제3 연결관(163)을 통해 포집 용기(140)로 이동될 수 있다.The second connector 162 and the third connector 163 formed in the second humidifier 120 may be integrally formed, and the second connector 162 and the third connector 163 formed integrally ) May have a "┫" shape. Accordingly, the divalent cation droplet may be moved to the reaction glass tube 130 through the second connection tube 162 by the second carrier gas, and to the collection container 140 through the third connection tube 163. .

또한, 일체로 형성된 제2 연결관(162) 및 제3 연결관(163)의 수직 부분(V)은 반응 유리관(130) 및 포집 용기(140)를 연결하도록 배치되어, 반응 유리관(130)에서 형성된 알지네이트 하이드로겔 입자가 포집 용기(140)로 이동될 수 있다.In addition, the vertical portion (V) of the second connector 162 and the third connector 163 formed integrally is arranged to connect the reaction glass tube 130 and the collection vessel 140, in the reaction glass tube 130 The formed alginate hydrogel particles may be moved to the collection container 140.

일체로 형성된 제2 연결관(162) 및 제3 연결관(163)은 반응 유리관(130)에서 형성된 알지네이트 하이드로겔 입자가 포집 용기(140) 내의 용액으로 분산될 수 있도록 포집 용기(140) 방향에 형성된 제3 연결관(163)의 단부가 포집 용기(140) 내의 용액 내에 매립되어 있다.The integrally formed second connecting tube 162 and the third connecting tube 163 are in the direction of the collecting container 140 so that the alginate hydrogel particles formed in the reaction glass tube 130 can be dispersed as a solution in the collecting container 140. The end of the formed third connector 163 is embedded in the solution in the collection container 140.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제3 연결관(163)의 단부가 포집 용기(140) 내의 용액 내에 매립되도록 형성함으로써, 미처 반응하지 못한 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적을 포집 용기(140) 내에서 2차 반응시켜 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조할 수 있다.The apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention forms an end of the third connection tube 163 to be embedded in a solution in the collection container 140, thereby preventing alginate droplets and divalent cation droplets that have not reacted. Alginate hydrogel particles may be prepared by secondary reaction in the collection container 140.

또한, 포집 용기(140) 방향에 형성된 제3 연결관(163)의 단부는 끝이 뾰족하게 경사를 갖도록 형성될 수 있고, 포집 용기(140) 방향에 형성된 제3 연결관의 단부가 경사를 갖도록 형성됨으로써, 제1 캐리어 가스 및 제2 캐리어 가스가 단부가 좁아지는 제3 연결관을 통과하면서 속도가 증가하여 가스 흐름이 원활해질 수 있다.In addition, an end of the third connector 163 formed in the direction of the collecting container 140 may be formed to have a sharp tip, and an end of the third connector formed in the direction of the collecting container 140 may have a slope. By being formed, the first carrier gas and the second carrier gas may pass through the third connecting pipe whose end is narrowed, so that the speed increases and the gas flow may be smooth.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 반응 유리관(130)을 포함한다.The apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a reaction glass tube 130.

반응 유리관(130)은 제1 가습기(110)에서 주입된 알지네이트 액적 및 제2 가습기(120)에서 주입된 2가 양이온 액적이 가교 반응하여 알지네이트 하이드로겔 입자가 생성되도록 제1 가습기(110) 및 제2 가습기(120) 사이에 배치될 수 있다.The reaction glass tube 130 includes a first humidifier 110 and a first a humidifier 110 so that the alginate droplet injected from the first humidifier 110 and the divalent cation droplet injected from the second humidifier 120 crosslink and react to produce alginate hydrogel particles. 2 may be disposed between the humidifier (120).

반응 유리관(130)에 대해서는 도 3을 이용하여 보다 상세히 설명하도록 하겠다.The reaction glass tube 130 will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 반응 유리관을 도시한 모식도이다.3 is a schematic diagram showing a reaction glass tube included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.

반응 유리관(130) 내에는 제1 가습기(110)에서 주입된 알지네이트 액적(111) 및 제2 가습기(120)에서 주입된 2가 양이온 액적(121)이 충돌하게 되고, 알지네이트 액적(111) 및 2가 양이온 액적(121)이 충돌하게 되면 즉시, 가교 반응에 의해 알지네이트 하이드로겔 입자(131)가 생성될 수 있다.In the reaction glass tube 130, the alginate droplet 111 injected from the first humidifier 110 and the divalent cation droplet 121 injected from the second humidifier 120 collide, and the alginate droplets 111 and 2 When the cation droplet 121 collides, the alginate hydrogel particles 131 may be immediately generated by a crosslinking reaction.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 알지네이트 수용액과 2가 양이온 수용액을 각각 포함하는 제1 가습기(110) 및 제2 가습기(120)를 이용하여 알지네이트 액적(111) 및 2가 양이온 액적(121)을 제1 가습기(110) 및 제2 가습기(120) 사이에 수직으로 세워진 반응 유리관(130)으로 분무시킴으로써, 반응 유리관(130)에서 알지네이트 액적(111) 및 2가 양이온 액적(121)이 서로 가교 반응하여 알지네이트 하이드로겔 입자(131)를 생성할 수 있다.More specifically, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention uses a first a humidifier 110 and a second humidifier 120 each containing an alginate aqueous solution and a divalent cation aqueous solution. ) And divalent cation droplets 121 are sprayed with the reaction glass tube 130 vertically erected between the first humidifier 110 and the second humidifier 120, thereby alginate droplets 111 and 2 in the reaction glass tube 130 The cation droplets 121 may cross-link with each other to generate alginate hydrogel particles 131.

이때, 반응 유리관(130) 내부에서는 2가 양이온 액적(121)에 포함된 2가 양이온들이 알지네이트 액적(111)에 포함된 알지네이트 고분자 사슬을 가교시킴으로써, 알지네이트 액적(111) 및 2가 양이온 액적(121)이 충돌되는 즉시 가교 반응이 일어나 고체의 알지네이트 하이드로겔 입자(131)가 생성될 수 있다.At this time, inside the reaction glass tube 130, the divalent cations contained in the divalent cation droplet 121 crosslink the alginate polymer chains contained in the alginate droplet 111, so that the alginate droplet 111 and the divalent cation droplet 121 ), the crosslinking reaction occurs immediately upon impact, and solid alginate hydrogel particles 131 may be generated.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 포집 용기(140)를 포함한다.Referring again to FIG. 1, an apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention includes a collection container 140.

반응 유리관(130)에서 생성된 알지네이트 하이드로겔 입자(131)는 수직 방향으로 형성된 반응 유리관(130)의 하단에 설치된 포집 용기(140)에 포집될 수 있다.The alginate hydrogel particles 131 generated in the reaction glass tube 130 may be collected in the collection container 140 installed at the bottom of the reaction glass tube 130 formed in the vertical direction.

포집 용기(140)는 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면을 코팅할 수 있는 다양한 기능성 물질이 포함된 코팅 용액을 포함할 수 있고, 코팅 용액은 아미노(NH2) 기를 포함하는 화합물 또는 키토산을 포함할 수 있다.The collection container 140 may include a coating solution containing various functional materials capable of coating the surface of the alginate hydrogel particles, and the coating solution may include a compound containing an amino (NH 2 ) group or chitosan. .

알지네이트 하이드로젤 입자는 매우 친수성이기 때문에 알지네이트 하이드로젤 입자가 소수성일 필요가 있는 경우, 사용이 제한될 수 있다. 예를 들어, 알지네이트 하이드로젤 입자를 물-기름 계면에 흡착시켜 에멀젼을 안정화 시키는 피커링 에멀젼을 만들기 위해서는 적당한 친수성 및 친유성을 가져야 하나, 알지네이트 하이드로젤 입자는 매우 친수성이라 물-기름 계면에 흡착이 되지 않는다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 코팅 용액을 이용하여 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면을 개질 수 있어, 알지네이트 하이드로젤 입자의 친유성 및 친수성 정도를 조절하여 피커링 에멀젼으로 사용할 수 있다.Since the alginate hydrogel particles are very hydrophilic, use may be limited if the alginate hydrogel particles need to be hydrophobic. For example, in order to make a picking emulsion that stabilizes the emulsion by adsorbing the alginate hydrogel particles to the water-oil interface, it must have moderate hydrophilicity and lipophilicity, but the alginate hydrogel particles are very hydrophilic and cannot be adsorbed at the water-oil interface. Does not. However, the method of preparing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention can modify the surface of alginate hydrogel particles using a coating solution, so that the lipophilicity and hydrophilicity of alginate hydrogel particles can be adjusted to be used as a picking emulsion. Can.

특히, 키토산을 포함하는 코팅 용액을 사용하여 코팅을 반복 진행함에 따라, 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면의 친유성 및 친수성을 조절할 수 있다.In particular, as the coating is repeatedly performed using a coating solution containing chitosan, the lipophilicity and hydrophilicity of the surface of the alginate hydrogel particles can be controlled.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 알지네이트 하이드로겔 입자가 코팅 용액을 포함하는 포집 용기(140)에 포집됨으로써, 알지네이트 하이드로겔 입자를 대량/연속적으로 생산함과 동시에 기능성 물질을 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면을 개질하거나 담지할 수 있다.In addition, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention is alginate hydrogel particles are collected in a collection container 140 containing a coating solution, thereby producing mass/continuous alginate hydrogel particles and functionality at the same time The material may modify or support the surface of the alginate hydrogel particles.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 포집 용기(140)에 형성된 배기부(150)를 포함할 수 있다.The apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention may include an exhaust unit 150 formed in the collection container 140.

배기부(150)는 반응 유리관(130)으로 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적을 운반한 제1 캐리어 가스 및 제2 캐리어 가스를 배출한다.The exhaust unit 150 discharges the first carrier gas and the second carrier gas carrying the alginate droplet and the divalent cation droplet to the reaction glass tube 130.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치를 이용하여 제조된 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 크기는 100nm 내지 10㎛일 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 나노미터 크기(예; 100nm 내지 999nm)의 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조할 수 있다.The size of the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention prepared by using the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention may be 100nm to 10㎛. In particular, the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention can produce alginate hydrogel particles having a nanometer size (eg, 100 nm to 999 nm).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 알지네이트 하이드로겔 입자의 내부 또는 표면에 자성 금속 나노 입자, 자성 금속 산화물 나노 입자, 금속 나노 입자 및 금속-유기 골격구조(MOF, metal organic frameworks) 복합체 나노 입자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다,In addition, the alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention are magnetic metal nanoparticles, magnetic metal oxide nanoparticles, metal nanoparticles and metal-organic frameworks (MOFs) on the inside or surface of the alginate hydrogel particles. It may include at least one of the composite nanoparticles,

특히, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 알지네이트 하이드로겔 입자의 내부 또는 표면에 자성 금속 나노 입자, 자성 금속 산화물 나노 입자를 포함함으로써, 자기장을 적용하여 수집될 수 있거나 효율적으로 자성 교반기에서 교반하여 수집될 수 있기에, 많은 바이오센서 및 어세이 실험에서 사용될 수 있다.In particular, the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention can be collected by applying a magnetic field by including magnetic metal nanoparticles, magnetic metal oxide nanoparticles inside or on the surface of the alginate hydrogel particles, or efficiently in a magnetic stirrer. Since it can be collected by stirring, it can be used in many biosensor and assay experiments.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 내부에서 표면까지 다수의 기공을 포함할 수 있고, 알지네이트 하이드로겔 입자는 다수의 기공을 포함함으로써, 흡착제 또는 촉매 지지체로 사용할 수 있다.In addition, the alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention may include a number of pores from the inside to the surface, and the alginate hydrogel particles may be used as an adsorbent or catalyst support by including a plurality of pores.

바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자에 포함되는 기공의 크기는 5nm 내지 60nm일 수 있고, 알지네이트 하이드로겔 입자에 포함되는 기공의 크기가 전술한 범위를 벗어나면 흡착제 또는 촉매 지지체로 사용하기에 어려운 문제가 있다.Preferably, the size of the pores contained in the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention may be 5nm to 60nm, if the size of the pores contained in the alginate hydrogel particles is outside the above-described adsorbent or catalyst support There is a difficult problem to use as.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 비표면적은 5 m2/g 내지 30 m2/g일 수 있고, 알지네이트 하이드로겔 입자의 비표면적이 전술한 범위를 벗어나면 흡착제 또는 촉매 지지체로 사용하기에 어려운 문제가 있다.In addition, the specific surface area of the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention may be 5 m 2 /g to 30 m 2 /g, and if the specific surface area of the alginate hydrogel particles is outside the aforementioned range, the adsorbent or catalyst support There is a difficult problem to use as.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 비표면적이 높아 알지네이트 하이드로겔 입자 내에 종래 대비 많은 물질(예; 기능성 물질, 약물 또는 촉매 등)을 담지할 수 있어 알지네이트 하이드로겔 입자의 사용을 줄여 경제적 효과를 향상시킬 수 있다.The alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention have a high specific surface area, and thus can support more substances (eg, functional substances, drugs, catalysts, etc.) in the alginate hydrogel particles, thereby reducing the use of alginate hydrogel particles, which is economical. The effect can be improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 넓은 비표면적 및 높은 기공도 확보를 통해 다수의 활성자리를 형성함으로써, 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다.In addition, the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention can be usefully used in various fields by forming a number of active sites through securing a large specific surface area and high porosity.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 친환경적인 동시에 생체 적합성이 우수하고, 저렴하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 세포 캡슐화, 약물 방출, 중재 색전술, 세포 치료제 및 생체 촉매 지지체 등의 다양한 분야에 사용될 수 있다.In addition, the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention are environmentally friendly and have excellent biocompatibility and are inexpensive. Accordingly, the alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention can be used in various fields such as cell encapsulation, drug release, interventional embolization, cell therapy, and biocatalyst support.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 반응을 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram showing the reaction of alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.

알지네이트 화합물을 물에 용해하여 알지네이트 수용액을 제조하면, 알지네이트 수용액 내에서 알지네이트 화합물은 이온화되게 된다. 예를 들어, 알지네이트 화합물로 소듐 알지네이트를 사용하는 경우, 알지네이트 수용액 내에서 소듐 알지네이트는 나트륨(Na+)과 알지네이트 사슬(alginate chain)로 이온화 되게 된다.When an alginate aqueous solution is prepared by dissolving an alginate compound in water, the alginate compound is ionized in the alginate aqueous solution. For example, when sodium alginate is used as the alginate compound, sodium alginate in the alginate aqueous solution is ionized with sodium (Na + ) and alginate chains.

따라서, 나트륨(Na+)과 알지네이트 사슬(alginate chain)을 포함하는 알지네이트 액적이 제1 캐리어 가스에 의해 반응 유리관으로 주입되고, 반응 유리관에서 나트륨(Na+)과 알지네이트 사슬(alginate chain)을 포함하는 알지네이트 액적과 2가 양이온을 포함하는 2가 양이온 액적이 충돌하게 되면, 가교 반응에 의해 2가 양이온을 중심으로 이온화된 알지네이트 사슬이 엉겨 알지네이트 하이드로겔 입자가 즉시 생성될 수 있다.Accordingly, alginate droplets containing sodium (Na + ) and alginate chains are injected into the reaction glass tube by the first carrier gas, and the reaction glass tube contains sodium (Na + ) and alginate chains. When the alginate droplet and the divalent cation droplet containing the divalent cation collide, the alginate chain ionized around the divalent cation is entangled by the crosslinking reaction, and alginate hydrogel particles can be immediately generated.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S110), 제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S120), 반응 유리관에서 상기 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조되는 단계(S130) 및 알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계(140)를 포함한다.Method for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention is the step of injecting alginate droplets formed in the first humidifier by the first carrier gas into the reaction glass tube (S110), formed in the second humidifier by the second carrier gas A step in which a divalent cation droplet is injected into a reaction glass tube (S120), a step in which the alginate droplet and a divalent cation droplet are crosslinked in the reaction glass tube to produce alginate hydrogel particles (S130) and alginate hydrogel particles are obtained in a collection container It includes the step 140.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치 및 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자와 동일한 구성 요소를 포함하고 있으므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 생략하기로 한다.Since the method for producing alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention includes the same components as the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention and the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention, The same components will be omitted.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S110)를 진행한다.First, in the method of manufacturing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention, the alginate droplet formed in the first humidifier by the first carrier gas is injected into the reaction glass tube (S110).

제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S110)는 제1 가습기의 전력이 200W 이상일 수 있고, 제1 가습기의 전력이 200W 미만이면 전력이 너무 약해 알지네이트 수용액을 분무시킬 수 없는 문제가 있다.In the step (S110) in which the alginate droplet formed in the first humidifier by the first carrier gas is injected into the reaction glass tube, the power of the first humidifier may be 200 W or more, and if the power of the first humidifier is less than 200 W, the power is too weak, and the aqueous alginate solution There is a problem that can not be sprayed.

제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S110)는 제1 가습기의 가습량이 250g/hr 내지 3kg/hr 일 수 있다.In the step (S110) in which the alginate droplet formed in the first humidifier by the first carrier gas is injected into the reaction glass tube, the humidification amount of the first humidifier may be 250 g/hr to 3 kg/hr.

제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S110)는 제1 캐리어 가스의 속도가 1L/min 내지 10L/min 일 수 있고, 제1 캐리어 가스의 속도가 전술한 범위를 벗어나면 속도가 너무 빨라 반응 유리관 내에서 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적을 충분히 반응시키지 못하는 문제가 있다. In the step (S110) in which the alginate droplet formed in the first humidifier by the first carrier gas is injected into the reaction glass tube, the speed of the first carrier gas may be 1L/min to 10L/min, and the speed of the first carrier gas is tactical If it is out of one range, there is a problem that the rate is too fast to sufficiently react alginate droplets and divalent cation droplets in the reaction glass tube.

이후, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S120)를 진행한다.Thereafter, in the method for preparing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention, a divalent cation droplet formed in a second humidifier by a second carrier gas is injected into a reaction glass tube (S120).

제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S120)는 제2 가습기의 전력이 30W 이상일 수 있고, 제2 가습기의 전력이 30W 미만이면 전력이 너무 약해 2가 양이온 수용액을 분무시킬 수 없는 문제가 있다.In the step (S120) in which the divalent cation droplet formed in the second humidifier by the second carrier gas is injected into the reaction glass tube, the power of the second humidifier may be 30 W or more, and if the power of the second humidifier is less than 30 W, the power is too weak. There is a problem that the aqueous solution of a divalent cation cannot be sprayed.

또한, 제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S120)는 제2 가습기의 가습량이 250g/hr 내지 3kg/hr 일 수 있다.In addition, the step (S120) in which the divalent cation droplet formed in the second humidifier by the second carrier gas is injected into the reaction glass tube may have a humidification amount of 250 g/hr to 3 kg/hr in the second humidifier.

제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계(S120)는 제2 캐리어 가스의 속도가 1L/min 내지 10L/min 일 수 있고, 제2 캐리어 가스의 속도가 전술한 범위를 벗어나면 속도가 너무 빨라 반응 유리관 내에서 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적을 충분히 반응시키지 못하는 문제가 있다. In the step S120 in which the divalent cation droplet formed in the second humidifier by the second carrier gas is injected into the reaction glass tube, the speed of the second carrier gas may be 1L/min to 10L/min, and the speed of the second carrier gas If is out of the above-mentioned range, there is a problem that the rate is too fast to sufficiently react the alginate droplet and the divalent cation droplet in the reaction glass tube.

이후, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 반응 유리관에서 알지네이트 액적 및 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조되는 단계(S130)를 진행한다.Thereafter, in the method for preparing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention, alginate hydrogel particles are crosslinked in a reaction glass tube to prepare alginate hydrogel particles (S130).

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 반응 유리관 내에서 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조될 수 있다.In the method for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention, alginate hydrogel particles may be prepared in a reaction glass tube.

본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 반응 유리관에서 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조됨으로써, 알지네이트 하이드로겔 입자의 형성 공정 및 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면 개질 공정을 동일한 장치에서 진행할 수 있다.In the method of manufacturing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention, alginate hydrogel particles are prepared in a reaction glass tube, so that a process of forming alginate hydrogel particles and a surface modification process of alginate hydrogel particles can be performed in the same apparatus.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 반응 유리관에서 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조됨으로써, 1차적으로 반응 유리관에서 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조한 다음, 미반응된 액적들을 이용하여 포집 용기에서 2차적으로 반응시켜 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조할 수 있어, 알지네이트 하이드로겔 입자를 단순한 방법으로 대량 생산할 수 있다.In addition, in the method of preparing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention, alginate hydrogel particles are prepared in a reaction glass tube, thereby primarily preparing alginate hydrogel particles in a reaction glass tube, and then using unreacted droplets The alginate hydrogel particles can be prepared by reacting secondaryly in a collection container, so that the alginate hydrogel particles can be mass produced in a simple manner.

마지막으로, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계(140)를 진행한다.Finally, the method for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention proceeds to step 140 of obtaining alginate hydrogel particles in a collection container.

알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계(140)는, 포집 용기에 포함된 코팅 용액에 의해 상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 표면 개질하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step 140 of obtaining alginate hydrogel particles in a collection container may further include surface-modifying the alginate hydrogel particles by a coating solution included in the collection container.

포집 용기는 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면을 코팅할 수 있는 다양한 기능성 물질이 포함된 코팅 용액을 포함할 수 있고, 코팅 용액은 아미노(NH2) 기를 포함하는 화합물 또는 키토산을 포함할 수 있다.The collection container may include a coating solution containing various functional materials capable of coating the surface of the alginate hydrogel particles, and the coating solution may include a compound containing an amino (NH 2 ) group or chitosan.

따라서, 알지네이트 하이드로겔 입자는 코팅 용액을 포함하는 포집 용기에 포집됨으로써, 알기네이트 하이드로겔 입자의 표면을 개질시킴으로써, 친유성 및 친수성 정도를 조절하여 피커링 에멀젼으로 사용할 수 있다.Therefore, the alginate hydrogel particles are collected in a collection container containing a coating solution, thereby modifying the surface of the alginate hydrogel particles, thereby controlling the degree of lipophilicity and hydrophilicity to be used as a picking emulsion.

실시예에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법은 포집 용기에 수득된 알지네이트 하이드로겔 입자를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention may further include drying the alginate hydrogel particles obtained in a collection container.

포집 용기에 수득된 알지네이트 하이드로겔 입자를 건조하는 단계는 동결 건조를 통해 건조된 알지네이트 하이드로겔 입자를 수득할 수 있고, 동결 건조는 -100℃ 내지 10℃의 온도 및 3Torr 내지 8 Torr의 압력 조건에서 20 시간 내지 4일 동안 수행할 수 있다.The step of drying the alginate hydrogel particles obtained in the collection container can obtain dried alginate hydrogel particles through freeze drying, and freeze drying is performed at a temperature of -100°C to 10°C and a pressure of 3 Torr to 8 Torr. 20 hours to 4 days.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치에 포함되는 제2 가습기를 도시한 이미지이다.6 and 7 are images showing a second humidifier included in the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치는 제2 가습기를 포함하고, 제2 가습기는 제2 캐리어 가스를 공급하기 위한 펌프(pump)를 이용하여 제2 캐리어 가스를 공급함으로써, 2가 양이온 액적을 반응 유리관으로 주입할 수 있는 것을 알 수 있다.6 and 7 are apparatus for producing alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention according to an embodiment of the present invention includes a second humidifier, the second humidifier is a pump for supplying a second carrier gas (pump It can be seen that by supplying the second carrier gas using ), a divalent cation droplet can be injected into the reaction glass tube.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시에에 따른 하이드로겔 입자의 주사전자현미경 결과를 도시한 이미지이고, 도 10는 본 발명의 실시에에 따른 하이드로겔 입자의 표면의 주사전자현미경 결과를 도시한 이미지이다.8 and 9 are images showing the scanning electron microscope results of the hydrogel particles according to the practice of the present invention, and FIG. 10 shows the scanning electron microscope results of the surface of the hydrogel particles according to the practice of the present invention. It is an image.

도 8 내지 도 10를 참조하면, 제1 가습기 및 제2 가습기를 이용하여 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔 입자는 표면부터 내부까지 매우 많은 기공을 포함하고 있어, 흡착제 또는 촉매의 지지체로 사용하기에 적합한 것을 알 수 있다.8 to 10, by preparing the alginate hydrogel particles using the first humidifier and the second humidifier, the hydrogel particles according to the embodiment of the present invention contains a very large number of pores from the surface to the inside, It can be seen that it is suitable for use as a support for an adsorbent or catalyst.

특히, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔 입자의 제조 방법에 의해 40nm의 작은 입자 크기를 갖는 하이드로겔 입자를 제조할 수 있는 것을 알 수 있다.In particular, referring to FIG. 8, it can be seen that a hydrogel particle having a small particle size of 40 nm can be produced by a method of manufacturing a hydrogel particle according to an embodiment of the present invention.

도 11 및 12는 자성 나노 입자를 담지한 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 주사전자현미경 결과를 도시한 이미지이고, 도 13는 자성 나노 입자를 담지한 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면 원소 비율을 도시한 그래프이다.11 and 12 are images showing scanning electron microscope results of alginate hydrogel particles according to an embodiment of the present invention carrying magnetic nanoparticles, and FIG. 13 is alginate according to an embodiment of the present invention supporting magnetic nanoparticles It is a graph showing the ratio of the surface elements of the hydrogel particles.

도 11 및 도 12에서 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 검은색 부분은 자성 나노 입자를 나타내는 것으로, 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 자성 나노 입자 및 촉매로 사용되는 납(Pb)을 포함하고 있는 것을 알 수 있다.11 and 12, the black part of the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention represents magnetic nanoparticles. Referring to FIGS. 11 and 12, the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention It can be seen that it contains magnetic nanoparticles and lead (Pb) used as a catalyst.

또한, 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 표면에 철(Fe) 및 납(Pb)이 검출된 것으로 보아, 본 발명의 실시예에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자는 촉매 및 자성 나노 입자를 포함하고 있는 것을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 13, iron (Fe) and lead (Pb) are detected on the surface of the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention, and the alginate hydrogel particles according to the embodiment of the present invention are catalysts. And magnetic nanoparticles.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations from these descriptions will be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims to be described later, but also by the claims and equivalents.

110: 제1 가습기 111: 알지네이트 액적
112: 제1 캐리어 가스 120: 제2 가습기
121: 2가 양이온 액적 130: 반응 유리관
131: 알지네이트 하이드로겔 입자 140: 포집 용기
150: 배기부 161: 제1 연결관
162: 제2 연결관 163: 제3 연결관110: first humidifier 111: alginate droplets
112: first carrier gas 120: second humidifier
121: divalent cation droplet 130: reaction glass tube
131: alginate hydrogel particles 140: collection container
150: exhaust 161: the first connector
162: second connector 163: third connector

Claims (15)

제1 캐리어 가스를 이용하여 알지네이트 액적을 주입하는 제1 가습기;
제2 캐리어 가스를 이용하여 2가 양이온 액적을 주입하는 제2 가습기;
상기 제1 가습기 및 상기 제2 가습기 사이에 형성되고, 상기 알지네이트 액적 및 상기 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 형성되는 반응 유리관; 및
상기 알지네이트 하이드로겔 입자가 수득되는 포집 용기를 포함하고,
상기 제1 가습기는 상기 제1 가습기의 용기 하부에 배치된 초음파 진동자를 이용하여 미세화된 알지네이트 액적을 생성하고,
상기 제2 가습기는 상기 제2 가습기의 용기 하부에 배치된 초음파 진동자를 이용하여 미세화된 2가 양이온 액적을 생성하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.

A first humidifier for injecting alginate droplets using a first carrier gas;
A second humidifier for injecting divalent cation droplets using a second carrier gas;
A reaction glass tube formed between the first humidifier and the second humidifier, wherein the alginate droplet and the divalent cation droplet are crosslinked to form alginate hydrogel particles; And
It includes a collection container in which the alginate hydrogel particles are obtained,
The first humidifier generates micronized alginate droplets using an ultrasonic vibrator disposed under the container of the first humidifier,
The second humidifier is a device for producing alginate hydrogel particles, characterized in that to generate micronized divalent cation droplets using an ultrasonic vibrator disposed under the container of the second humidifier.

제1항에 있어서,
상기 제1 가습기 또는 상기 제2 가습기의 가습량은 250g/hr 내지 3kg/hr인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.
According to claim 1,
The apparatus for producing alginate hydrogel particles, wherein the humidification amount of the first humidifier or the second humidifier is 250 g/hr to 3 kg/hr.
제1항에 있어서,
상기 제1 캐리어 가스 및 상기 제2 캐리어 가스의 속도는 1L/min 내지 10L/min인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.
According to claim 1,
The rate of the first carrier gas and the second carrier gas is 1L / min to 10L / min, the apparatus for producing alginate hydrogel particles, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 제1 가습기는 상기 알지네이트 액적을 형성하기 위한 알지네이트 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.
According to claim 1,
The first humidifier apparatus for producing alginate hydrogel particles comprising an alginate aqueous solution for forming the alginate droplets.
제4항에 있어서,
상기 알지네이트 수용액은 자성 금속 나노 입자, 자성 금속 산화물 나노 입자, 금속 나노 입자 및 금속-유기 골격구조(MOF, metal organic frameworks) 복합체 나노 입자 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.
According to claim 4,
The alginate aqueous solution further comprises at least one of magnetic metal nanoparticles, magnetic metal oxide nanoparticles, metal nanoparticles, and metal-organic framework structures (MOFs), composite nanoparticles. Manufacturing device.
제1항에 있어서,
상기 제2 가습기는 상기 2가 양이온 액적을 형성하기 위한 2가 양이온 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.
According to claim 1,
The second humidifier is an apparatus for producing alginate hydrogel particles comprising a divalent cation aqueous solution for forming the divalent cation droplet.
제6항에 있어서,
상기 2가 양이온 수용액은 2가 양이온 화합물을 포함하고,
상기 2가 양이온 화합물은 염화 바륨(barium chloride, BaCl2), 바륨 아세테이트(Barium acetate), 염화 칼슘(calcium chloride, CaCl2), 염화 스트론튬(strontium chloride, SrCl2), 아세트산 칼슘(Calcium acetate), 젖산 칼슘(Calcium lactate) 및 글루콘산 칼슘(Calcium gluconate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.

The method of claim 6,
The divalent cation aqueous solution includes a divalent cation compound,
The divalent cation compound is barium chloride (BaCl 2 ), barium acetate (Barium acetate), calcium chloride (calcium chloride, CaCl 2 ), strontium chloride (strontium chloride, SrCl 2 ), calcium acetate (Calcium acetate), A device for producing alginate hydrogel particles comprising at least one of calcium lactate and calcium gluconate.

제1항에 있어서,
상기 포집 용기는 코팅 용액을 포함하고,
상기 코팅 용액은 아미노(NH2) 기를 포함하는 화합물 또는 키토산을 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치.
According to claim 1,
The collection container includes a coating solution,
The coating solution is a device for producing alginate hydrogel particles, characterized in that it comprises a compound or chitosan containing amino (NH 2 ) group.
제1항 내지 제8항 중에 어느 한 항에 따른 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 장치를 이용하여 제조된 알지네이트 하이드로겔 입자로,
상기 알지네이트 하이드로겔 입자의 크기는 100nm 내지 10μm인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자.
Claims 1 to 8 of the alginate hydrogel particles produced using the apparatus for producing alginate hydrogel particles according to any one of claims,
Alginate hydrogel particles, characterized in that the size of the alginate hydrogel particles is 100nm to 10μm.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 알지네이트 하이드로겔 입자는 아미노(NH2) 기를 포함하는 화합물 또는 키토산에 의해 표면 개질된 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자.
The method of claim 9,
The alginate hydrogel particles are alginate hydrogel particles characterized in that the surface is modified by a compound containing an amino (NH 2 ) group or chitosan.
제1 캐리어 가스에 의해 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적이 반응 유리관으로 주입되는 단계;
제2 캐리어 가스에 의해 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적이 상기 반응 유리관으로 주입되는 단계;
상기 반응 유리관에서 상기 알지네이트 액적 및 상기 2가 양이온 액적이 가교되어 알지네이트 하이드로겔 입자가 제조되는 단계; 및
상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계를 포함하고,
상기 제1 가습기에서 형성된 알지네이트 액적은 상기 제1 가습기의 용기 하부에 배치된 초음파 진동자를 이용하여 미세화된 알지네이트 액적이고,
상기 제2 가습기에서 형성된 2가 양이온 액적은 상기 제2 가습기의 용기 하부에 배치된 초음파 진동자를 이용하여 미세화된 2가 양이온 액적인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법.
Alginate droplets formed in the first humidifier by the first carrier gas are injected into the reaction glass tube;
Divalent cation droplets formed in the second humidifier by the second carrier gas are injected into the reaction glass tube;
A step in which the alginate droplet and the divalent cation droplet are crosslinked in the reaction glass tube to produce alginate hydrogel particles; And
Comprising the step of obtaining the alginate hydrogel particles in a collection container,
The alginate droplet formed in the first humidifier is an alginate droplet refined using an ultrasonic vibrator disposed under the container of the first humidifier,
The method for producing alginate hydrogel particles, wherein the divalent cation droplet formed in the second humidifier is micronized divalent cation droplet using an ultrasonic vibrator disposed under the container of the second humidifier.
제12항에 있어서,
상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 포집 용기에 수득하는 단계는,
상기 포집 용기에 포함된 코팅 용액에 의해 상기 알지네이트 하이드로겔 입자를 표면 개질하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법.
The method of claim 12,
The step of obtaining the alginate hydrogel particles in a collection container,
Method of producing alginate hydrogel particles further comprising the step of surface-modifying the alginate hydrogel particles by a coating solution contained in the collection container.
제13항에 있어서,
상기 제1 가습기 또는 상기 제2 가습기의 가습량은 250g/hr 내지 3kg/hr인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법.
The method of claim 13,
Method for producing alginate hydrogel particles, characterized in that the humidification amount of the first humidifier or the second humidifier is 250g / hr to 3kg / hr.
제13항에 있어서,
상기 제1 캐리어 가스 및 상기 제2 캐리어 가스의 속도는 1L/min 내지 10L/min인 것을 특징으로 하는 알지네이트 하이드로겔 입자의 제조 방법.The method of claim 13,
The first carrier gas and the speed of the second carrier gas is 1L / min to 10L / min method for producing alginate hydrogel particles, characterized in that.
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