KR102242980B1 - Antibacterial nanostructure and method for making the same - Google Patents

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이경균
임성갑
배남호
최고로
이재종
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임형준
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Abstract

The present invention relates to a nano-structure which effectively removes or reduces bacteria. The nano-structure comprises: a nano-structure layer including a surface and a plurality of nano-pillars protruding from the surface; and a functional layer consisting of an ionic polymer formed on the nano-structure layer.

Description

항균성 나노구조체 및 그 제조방법 {ANTIBACTERIAL NANOSTRUCTURE AND METHOD FOR MAKING THE SAME}Antimicrobial nanostructure and its manufacturing method {ANTIBACTERIAL NANOSTRUCTURE AND METHOD FOR MAKING THE SAME}

본 발명은 세균 감염을 효과적으로 방지할 수 있는 항균성 나노구조체 및 그 제조방법과, 나아가 이를 이용한 인공수정체 등에 관한 것이다.The present invention relates to an antimicrobial nanostructure capable of effectively preventing bacterial infection, a method for manufacturing the same, and further to an artificial lens using the same.

세균(bacteria)은 단세포 미생물로 거의 모든 환경에서 발견되며, 채내 또는 체외에서 질병을 일으키지 않고 공존하기도 하지만, 어떤 세균은 인체로 들어가 빠르게 증식하며 인체의 면역을 파괴하여 다양한 질병을 유발하거나 독소를 생산하여 인체에 손상을 가하기도 한다.Bacteria are single-celled microorganisms that are found in almost all environments and do not cause disease inside or outside the body, but some bacteria enter the human body and multiply rapidly, destroying the body's immunity, causing various diseases or producing toxins. This can cause damage to the human body.

특히, 의료분야에 있어서 수술실 내의 세균의 존재는 수술부위감염 (Surgical Site Infection, SSI) 으로 이어질 수 있어, 수술실에서는 세균에 대한 엄격한 감염관리가 통상적으로 이루어진다. 이와 관련된 내용으로, WHO에서 2016년에 발간한 수술 부위 감염 예방을 위한 국제 지침 (Global Guidelines for the Prevention of Surgical Site Infection) 을 참조할 수 있다.In particular, in the medical field, the presence of bacteria in the operating room can lead to surgical site infection (SSI), so strict infection control for bacteria is usually performed in the operating room. In this regard, you can refer to the Global Guidelines for the Prevention of Surgical Site Infection published in 2016 by the WHO.

일반적으로, 수술부위감염의 발병기전과 관련하여, i) 환자 자신의 상재균에 의해 발생하는 내부 감염원을 막기 위해 수술 시 환자의 수술부위를 소독하며, 수술 시 예방항생제를 환자에게 사용하고, 또한 ii) 수술기구, 수술실, 수술진 등 수술환경으로 발생하는 외부 감염원을 막기 위해서, 수술기구 소독, 수술실 환기, 수술진의 손 소독, 수술진의 입과 코를 완전히 가리는 외과적 마스크 착용 등이 이루어지나, 이러한 조치들에 의해서도 현실적으로 수술실 내의 세균이 완벽하게 제거될 수는 없기 때문에, 수술실에서는 낮은 농도이기는 하나 세균의 존재가 보고되며, 수술부위감염이 발생한다.In general, with regard to the pathogenesis of surgical site infection, i) disinfect the patient's surgical site during surgery to prevent internal sources of infection caused by the patient's own flora, and use prophylactic antibiotics on the patient during surgery, and ii) In order to prevent external sources of infection caused by the surgical environment such as surgical instruments, operating room, and operating staff, disinfection of surgical instruments, ventilation of the operating room, disinfection of the hands of the operating staff, and wearing a surgical mask that completely covers the mouth and nose of the operating staff are performed. Since bacteria in the operating room cannot be completely removed even by the measures, the presence of bacteria is reported in the operating room, although the concentration is low, and surgical site infection occurs.

안구 수술에 있어서는, 수술부위감염은 시력상실이나 시력감소를 유발할 수 있어 그 위험성이 매우 크다. 더욱이, 안구 면역 체계 (ocular immune system)에 있어서, 안구 내부에는 림프관이 없고, 각막은 외부에 노출되고, 안구의 면역은 인체의 다른 부분과 분리되어 있기 때문에, 눈은 상대적으로 면역에 취약하다.In eye surgery, surgical site infection can cause loss of vision or decreased vision, and the risk is very high. Moreover, in the ocular immune system, the eye is relatively vulnerable to immunity because there are no lymphatic vessels inside the eye, the cornea is exposed to the outside, and the immunity of the eye is separated from other parts of the human body.

이와 관련하여, 특히 안구 수술 시, 안구 내에 삽입되는 인공수정체 등에 있어서, 세균에 의한 수술부위감염의 가능성에 대비하여, 전술한 조치들에 더해 인공수정체 자체에 항균성을 부여할 필요성이 요구된다.In this regard, in addition to the above-described measures, there is a need to impart antimicrobial properties to the intraocular lens itself in addition to the above-described measures in preparation for the possibility of infection of the surgical site by bacteria, especially in the case of an intraocular lens inserted into the eye during eye surgery.

본 발명은, 표면, 및 상기 표면으로부터 돌출된 복수의 나노필러들을 포함하는 나노 구조체층; 및 나노구조체층 상에 형성된 이온성 고분자로 이루어진 기능층을 포함하는, 항균성 나노구조체 및 그 제조방법을 제공하고, 나아가 이를 인공수정체 등에 이용하는 발명을 제공하기 위한 것이다.The present invention, a surface, and a nanostructure layer comprising a plurality of nanopillars protruding from the surface; And it is to provide an antimicrobial nanostructure and a method for manufacturing the same, including a functional layer made of an ionic polymer formed on the nanostructure layer, and further to provide an invention using the same, such as an artificial lens.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체가 제공된다. 나노구조체는 표면, 및 상기 표면으로부터 돌출된 복수의 나노필러들을 포함하는 나노 구조체층; 및 나노구조체층 상에 형성된 이온성 고분자로 이루어진 기능층을 포함한다.A nanostructure according to an embodiment of the present invention is provided. The nanostructure includes a surface and a nanostructure layer including a plurality of nanopillars protruding from the surface; And a functional layer made of an ionic polymer formed on the nanostructure layer.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 이온성 고분자는 양이온성 모노머 (anionic monomer) 및 음이온성 모노머 (anionic monomer) 의 중합으로 이루어질 수 있다.According to another feature of the present invention, the ionic polymer may be formed by polymerization of an anionic monomer and an anionic monomer.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 이온성 고분자는 p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co- DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP), p(MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA-co-DMAMAS), p(GMA-co-VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ), p(CEA-co-4VP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the ionic polymer is p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co-DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP), p (MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA-co- DMAMAS), p(GMA-co-VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ), p( CEA-co-4VP) may include at least one.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, VBC : DMAEMA의 비는 1 : 1 내지 1 : 10일 수 있다.According to another feature of the present invention, the ratio of VBC:DMAEMA may be 1:1 to 1:10.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 양이온성 모노머는 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 (dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 2-디메틸아미노메틸 스티렌 (2-dimethylaminomethyl styrene, DMAMAS), n-비닐이미다졸 (n-vinylimidazole, VIDZ), 4-비닐 피리딘 (4-vinyl pyridine, 4VP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the cationic monomer is dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), 2-dimethylaminomethyl styrene (DMAMAS), n-vinylimidazole (n- It may contain at least one of vinylimidazole, VIDZ), and 4-vinyl pyridine (4VP).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 음이온성 모노머는 비닐벤질클로라이드 (vinyl benzyl chloride, VBC), 말레익 안하이드라이드 (maleic anhydride, MA), 글리시딜 메타크릴레이트 (Glycidyl methacrylate, GMA), 2-클로로에틸 아크릴레이트(2-Chloroethyl acrylate, CEA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the anionic monomer is vinyl benzyl chloride (VBC), maleic anhydride (MA), glycidyl methacrylate (GMA), It may contain at least one of 2-chloroethyl acrylate (CEA).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 나노필러들은 탄성 중합체 (elastic polymer) 로 이루어질 수 있다.According to another feature of the present invention, the plurality of nanopillars may be made of an elastic polymer.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 나노필러들은 0.2 ㎛ 내지 2 ㎛ 간격을 가지고 배열되고, 상기 복수의 나노필러들은 직경이 50 ㎚ 내지 1000 ㎚이고, 높이가 0.1 내지 2 ㎛일 수 있다.According to another feature of the present invention, the plurality of nanopillars are arranged at intervals of 0.2 μm to 2 μm, and the plurality of nano pillars may have a diameter of 50 nm to 1000 nm, and a height of 0.1 to 2 μm. .

본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조체를 포함하는 인공수정체가 제공된다. 인공수정체는 광학부, 및 광학부를 안구 내에 고정시키기 위해 광학부의 외주부에 결합된 햅틱부를 포함한다. An artificial lens comprising a nanostructure according to another embodiment of the present invention is provided. The intraocular lens includes an optical portion and a haptic portion coupled to an outer peripheral portion of the optical portion to fix the optical portion in the eyeball.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 나노구조체는 상기 광학부의 외주부를 따라서 인공수정체에 결합될 수 있다.According to another feature of the present invention, the nanostructure may be coupled to the artificial lens along the outer periphery of the optical part.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 인공수정체의 광축에 수평한 에지 표면 상에 결합될 수 있다.According to another feature of the present invention, it may be coupled on an edge surface horizontal to the optical axis of the artificial lens.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노구조체를 제조하는 방법이 제공된다. 방법은 복수의 나노필러들을 포함하는 나노구조체를 프로세싱 챔버에 제공하는 단계; 기상(vapor phased)의 양이온성 모노머, 음이온성 모노머, 및 개시제를 상기 프로세싱 챔버에 도입하는 단계; 프로세싱 챔버에 도입된 개시제를 활성화시키는 단계; 및 활성화된 개시제를 이용하여, 복수의 나노필러들 상에 이온성 고분자인 기능층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a nanostructure according to another embodiment of the present invention is provided. The method includes providing a nanostructure comprising a plurality of nanopillars to a processing chamber; Introducing a vapor phased cationic monomer, an anionic monomer, and an initiator into the processing chamber; Activating the initiator introduced into the processing chamber; And forming an ionic polymer functional layer on the plurality of nanopillars by using the activated initiator.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 양이온성 폴리머는 DMAEMA이고, 상기 음이온성 폴리머는 VBC이고, 개시제는 TBPO이고, VBC : DMAEMA의 비는 1 : 1 내지 1 : 10일 수 있다.According to another feature of the present invention, the cationic polymer is DMAEMA, the anionic polymer is VBC, the initiator is TBPO, and the ratio of VBC:DMAEMA may be 1: 1 to 1: 10.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 나노구조체 상에 형성되는 기능층의 두께는 10 ㎚ 내지 100 ㎚일 수 있다.According to another feature of the present invention, the thickness of the functional layer formed on the nanostructure may be 10 ㎚ to 100 ㎚.

본 명세서에 개시되는 항균성 나노구조체 및 그 제조방법에 따르면, 나노구조체가 표면, 및 상기 표면으로부터 돌출된 복수의 나노필러들을 포함하는 나노 구조체층; 및 나노구조체층 상에 형성된 이온성 고분자로 이루어진 기능층을 포함함으로써, 나노구조체와 세균 사이의 매우 강한 상호작용을 통해, 세균을 나노구조체에 고정시켜 영양이 부족한 조건으로 만들거나 세균을 파열 (rupture) 시킴으로서, 세균을 효과적으로 제거 또는 감소시킨다.According to the antimicrobial nanostructure disclosed in the present specification and a method for manufacturing the same, the nanostructure includes a surface, and a nanostructure layer including a plurality of nanopillars protruding from the surface; And by including a functional layer made of an ionic polymer formed on the nanostructure layer, through a very strong interaction between the nanostructure and bacteria, by fixing the bacteria to the nanostructure to create a nutrient-poor conditions or rupture bacteria (rupture ), effectively removing or reducing bacteria.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 예시적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 예시적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 나노구조체의 예시적인 단면도들이다.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, iCVD에 의하여 중합된 기능층이 형성되기 전과 후의 나노구조체에 대한 XPS 분석 결과이다.
도 6, 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, iCVD에 의하여 중합된 기능층이 형성되기 전과 후의 나노구조체에 대한, 라이브/데드 스테이닝 분석 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 SEM 사진이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 항균 효과 검증 결과물 사진이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 제조방법의 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 인공수정체의 구조를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 나노구조체의 인공수정체에 대한 어플리케이션의 예시도이다.
1 is an exemplary perspective view of a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary cross-sectional view of a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary cross-sectional view of a nanostructure according to various embodiments of the present invention.
4 and 5 are XPS analysis results of nanostructures before and after formation of a polymerized functional layer by iCVD according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are live/dead staining analysis results of nanostructures before and after formation of a polymerized functional layer by iCVD according to an embodiment of the present invention.
8 is an SEM photograph of a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph of a result of verifying the antibacterial effect of a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart of a method of manufacturing a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
11 shows the structure of an artificial lens according to an embodiment of the present invention.
12 is an exemplary diagram of an application for an artificial lens of a nanostructure according to various embodiments of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to the possessor, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서, 명시적으로 반대로 언급되지 않는 한, "A 또는 (or) B," "A 및/또는 (and/or) B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 비배타적 (non-exclusive) 으로 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함하는 것을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, “또는 B"는 i) A, ii) B, 및 iii) A 및 B인 경우를 모두 포함하는 것으로 이해될 수 있고, "A 및 B 중 적어도 하나" 및 "A 또는 B 중 적어도 하나"는 i) 적어도 하나의 A, ii) 적어도 하나의 B, 및 iii) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B인 경우를 모두 포함하는 것으로 이해될 수 있다.In this specification, unless expressly stated to the contrary, "at least one of "A or (or) B," "A and/or (and/or) B," or "one or more of A or/and B The expression "and the like" may be understood to refer to the inclusion of all possible combinations of items listed as non-exclusive. For example, “or B” may be understood to include all cases of i) A, ii) B, and iii) A and B, and “at least one of A and B” and “at least one of A or B” One" may be understood to include both cases of i) at least one A, ii) at least one B, and iii) at least one A and at least one B.

본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징의 존재를 의미할 뿐, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In the present specification, expressions such as "have," "may have," "include," or "may include" mean the existence of a corresponding feature, and do not exclude the presence of an additional feature.

본 명세서에서, "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 관련된 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐, 해당 구성요소들을 제한하지 않는다.In the present specification, expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify related various elements, regardless of order and/or importance, and one element Is used to distinguish it from other components, but does not limit the components.

본 명세서에서, 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In this specification, the same reference numerals refer to the same constituent elements.

본 명세서에서, 다양한 실시예의 특징들 각각은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 통상의 기술자가 충분히 이해할 수 있는 바와 같이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.In the present specification, each of the features of the various embodiments can be partially or entirely combined or combined with each other, and various interlocking and driving are technically possible, as can be sufficiently understood by a person skilled in the art, and each embodiment is independent from each other. It may be possible to implement it as or it may be possible to implement it together in a related relationship.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체 (100) 의 예시적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체 (100) 의 예시적인 단면도이다.1 is an exemplary perspective view of a nanostructure 100 according to an embodiment of the present invention. 2 is an exemplary cross-sectional view of a nanostructure 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체 (100) 는 나노구조체층 (110), 및 기능층 (120) 을 포함한다.1 and 2, a nanostructure 100 according to an embodiment of the present invention includes a nanostructure layer 110 and a functional layer 120.

나노구조체층 (110) 은 표면 (112), 및 표면 (112) 으로부터 돌출된 복수의 나노필러들 (114)을 포함한다.The nanostructure layer 110 includes a surface 112 and a plurality of nanopillars 114 protruding from the surface 112.

도 1에서 복수의 나노필러들 (114) 은 상단 부분이 둥근게 형성된 원통 형상을 가지는 것으로 도시되나, 본 발명의 다양한 실시예에서, 복수의 나노필러들 (114) 각각의 형상은 이에 제한되지 않으며, 복수의 나노필러들 (114) 상에 기능층 (120) 이 형성되기 위한 표면을 갖는 모든 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노필러들 (114)은 전체적으로 원뿔, 원통, 막대, 관 등과 같은 다양한 형상을 가지면서 상단 부분은 둥글게 형성되거나 각지게 형성될 수 있다. 이러한 다양한 형상들은 나노와이어 (nonowire), 나노막대 (nanorod) 나노니들 (nanoneedle), 나노원뿔 (nonocone), 나노가시 (nanothrone) 등으로 지칭되기도 한다.In FIG. 1, the plurality of nano-pillars 114 are shown to have a cylindrical shape in which the top portion is rounded, but in various embodiments of the present invention, the shape of each of the plurality of nano-pillars 114 is not limited thereto. , All shapes having a surface for forming the functional layer 120 on the plurality of nanopillars 114 may be included. For example, the plurality of nanopillars 114 may have various shapes such as a cone, a cylinder, a rod, a tube, etc. as a whole, and an upper portion thereof may be formed to be round or angled. These various shapes are also referred to as nanowires, nanorods, nanoneedles, nanocones, and nanothrones.

복수의 나노필러들 (114) 은 탄성 중합체 (elastic polymer) 로 이루어질 수 있다. 탄성 중합체는 탄성 (elasticity) 을 가지기 때문에, 복수의 나노필러들 (114) 이 변형된 경우, 복수의 나노필러들 (114) 은 복원력을 가진다.The plurality of nanopillars 114 may be made of an elastic polymer. Since the elastomer has elasticity, when the plurality of nanopillars 114 are deformed, the plurality of nanopillars 114 have a restoring force.

복수의 나노필러들 (114) 은 세균을 감소 또는 제거하기 위해, 하여 적합한 직경, 높이, 및 배열된 간격을 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노필러들 (114) 은 50 ㎚ 내지 1,000 ㎚의 직경을 가질 수 있고, 바람직하게는 200 nm 내지 500 nm의 직경을 가질 수 있다. 복수의 나노필러들 (114) 은 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛의 높이를 가질 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 ㎛의 높이를 가질 수 있다. 복수의 나노필러들 (114) 은 0.2 ㎛ 내지 2 ㎛의 간격을 가지고 배열될 수 있다. 본 명세서에서 복수의 나노필러들 (114) 이 특정한 배열을 가지고 집합된 것을 나노필러 어레이 (nanopillar array) 로 지칭한다.The plurality of nanopillars 114 may have a suitable diameter, height, and arranged spacing to reduce or eliminate bacteria. For example, the plurality of nanopillars 114 may have a diameter of 50 nm to 1,000 nm, and preferably may have a diameter of 200 nm to 500 nm. The plurality of nanopillars 114 may have a height of 0.1 μm to 2 μm, and preferably may have a height of 0.5 to 1.5 μm. The plurality of nanopillars 114 may be arranged with an interval of 0.2 μm to 2 μm. In the present specification, a plurality of nanopillars 114 are aggregated with a specific arrangement, referred to as a nanopillar array.

다양한 실시예에서, 복수의 나노필러들 (114) 은 서로 동일한 직경과 높이를 가지고 배열될 수 있다. 한편, 도 3에 도시되는 바와 같이, 복수의 나노필러들 (114) 은 서로 직경 또는 높이를 달리하여 배열될 수도 있다. 이를 통해, 복수의 나노필러들 (114) 상에 형성될 기능층 (120) 이 배열되는 형상이 다양해질 수 있어, 그 결과 보다 다양한 사이즈의 세균 또는 세균 콜로니에 대해 그 단부들이 기능층 (120) 에 부착되는 것을 용이하게 할 수 있다. 동시에, 복수의 나노필러들 (114) 이 배열되는 형상이 다양해질 수 있어, 복수의 나노필러들 (114) 상에 형성된 기능층 (120) 에 고정된 세균들의 보다 다양하게 변형될 수 있다. 그 결과, 보다 다양한 사이즈의 세균 또는 세균 콜로니에 대해 고정과 매우 큰 변형을 야기할 수 있게 되어 나노구조체의 항균성이 향상된다.In various embodiments, the plurality of nanopillars 114 may be arranged to have the same diameter and height with each other. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the plurality of nanopillars 114 may be arranged to have different diameters or heights from each other. Through this, the shape in which the functional layer 120 to be formed on the plurality of nanopillars 114 is arranged can be varied, as a result, the ends of the functional layer 120 for bacteria or bacterial colonies of more various sizes. Can be easily attached to. At the same time, the shape in which the plurality of nanopillars 114 are arranged may be varied, and thus bacteria fixed to the functional layer 120 formed on the plurality of nanopillars 114 may be more variously modified. As a result, it is possible to cause immobilization and very large deformation of bacteria or bacterial colonies of various sizes, thereby improving the antimicrobial properties of the nanostructure.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 나노구조체의 예시적인 단면도들이다. 예를 들어, 도 3(a)는 복수의 나노필러들 (114) 이 일 단면에 있어서 특정 방향으로 증가되는 높이를 가지면서 배열되는 실시예를 도시한다. 도 3(b)는 복수의 나노필러들 (114) 이 일 단면에 있어서 외측에 배열된 나노필러의 높이가 내측에 배열된 나노필러의 높이보다 낮은 실시예를 도시한다. 도 3(c)는 복수의 나노필러들 (114) 이 일 단면에 있어서 내측에 배열된 나노필러의 높이가 외측에 배열된 나노필러의 높이보다 낮은 실시예를 도시한다.3 is an exemplary cross-sectional view of a nanostructure according to various embodiments of the present invention. For example, FIG. 3(a) shows an embodiment in which a plurality of nanopillars 114 are arranged with a height increasing in a specific direction in one cross-section. 3(b) shows an embodiment in which the height of the nanopillars 114 arranged on the outside in one cross-section is lower than the height of the nanopillars arranged on the inside. 3(c) shows an embodiment in which the height of the nanopillars 114 arranged on the inside in one cross-section is lower than the height of the nanopillars arranged on the outside.

나노구조체 (110) 상에 형성된, 기능층 (120) 은 일부 또는 전부가 이온성 고분자 (ionic polymer) 로 이루어질 수 있다. 기능층 (120) 은 이온성 고분자를 통해 극성을 가지게 되어, 특히 세균과 매우 강한 상호작용을 할 수 있고, 이를 통해 세균을 효과적으로 제거 또는 감소시킬 수 있다. 이와 관련된 기능층 (120)의 항균성에 대해서는 후술한다. 또한, 기능층 (120) 은 세균을 효과적으로 제거 또는 감소시키기 위해 적합한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 기능층 (120) 은 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 두께를 가지도록 나노구조체 상에 형성될 수 있다.The functional layer 120 formed on the nanostructure 110 may be partially or entirely made of an ionic polymer. The functional layer 120 has a polarity through the ionic polymer, and in particular, can have a very strong interaction with bacteria, through which bacteria can be effectively removed or reduced. The antimicrobial properties of the functional layer 120 related thereto will be described later. In addition, the functional layer 120 may have a suitable thickness to effectively remove or reduce bacteria. For example, the functional layer 120 may be formed on the nanostructure to have a thickness of 10 nm to 100 nm.

본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 기능층 (120) 의 이온성 고분자는, 개시제를 이용한 화학기상증착 (iCVD) 에 의하여, 양이온성 모노머 (anionic monomer) 와 음이온성 모노머 (anionic monomer) 의 중합으로 만들질 수 있다. 양이온성 모노머는 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 (dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 2-디메틸아미노메틸 스티렌 (2-dimethylaminomethyl styrene, DMAMAS), n-비닐이미다졸 (n-vinylimidazole, VIDZ), 4-비닐 피리딘 (4-vinyl pyridine, 4VP) 중 적어도 하나를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 음이온성 모노머는 비닐벤질클로라이드 (vinyl benzyl chloride, VBC), 말레익 안하이드라이드 (maleic anhydride, MA), 글리시딜 메타크릴레이트 (Glycidyl methacrylate, GMA), 2-클로로에틸 아크릴레이트 (2-Chloroethyl acrylate, CEA) 중 적어도 하나를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 양이온성 모노머와 음이온성 모노머의 중합을 통해, 이온성 고분자인 p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co- DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP), p(MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA-co-DMAMAS), p(GMA-co-VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ), p(CEA-co-4VP)가 형성될 수 있다.In various embodiments of the present invention, the ionic polymer of the functional layer 120 is obtained by polymerization of a cationic monomer and an anionic monomer by chemical vapor deposition (iCVD) using an initiator. Can be made. Cationic monomers include dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), 2-dimethylaminomethyl styrene (DMAMAS), n-vinylimidazole (VIDZ), and 4-vinyl pyridine. (4-vinyl pyridine, 4VP) including at least one of, but is not limited thereto. Anionic monomers include vinyl benzyl chloride (VBC), maleic anhydride (MA), glycidyl methacrylate (GMA), and 2-chloroethyl acrylate (2-Chloroethyl). acrylate, CEA), but is not limited thereto. Through polymerization of cationic and anionic monomers, ionic polymers p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co-DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP) ), p(MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA -co-DMAMAS), p(GMA-co-VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ) , p(CEA-co-4VP) may be formed.

형성된 이온자 고분자 p(VBC-co-DMAEMA)에서 VBC : DMAEMA의 비는 1 : 1 내지 1 : 10, 바람직하게는 1 : 2 내지 1 : 6이고, 보다 바람직하게는 1 : 4일 수 있다.In the formed ionic polymer p (VBC-co-DMAEMA), the ratio of VBC:DMAEMA is 1:1 to 1:10, preferably 1:2 to 1:6, and more preferably 1:4.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, iCVD에 의해 중합된 기능층이 형성되기 전과 후의 나노구조체에 대한 XPS 분석 결과이다.4 and 5 are XPS analysis results of nanostructures before and after formation of a polymerized functional layer by iCVD according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 4 및 도 5에는 “복수의 나노필러들 (114) 상에 VBC : DMAEMA 의 비가 1 : 4로 iCVD에 의하여 중합된, 이온성 고분자 p(DMAEMA-co-VBC) 로 이루어진 기능층 (120) 이 형성되기 전과 후의 나노구조체 (100) 에 대한 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) 분석 결과”가 도시된다.Specifically, FIG. 4 and FIG. 5 show “a functional layer made of an ionic polymer p (DMAEMA-co-VBC) polymerized by iCVD at a ratio of VBC:DMAEMA on the plurality of nanopillars 114 at 1:4. XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis result of the nanostructure 100 before and after 120 is formed” is shown.

XPS 분석 결과, 결합 에너지 (binding energy) 의 변화를 통해, 이온성 고분자 p(VBC-co-DMAEMA) 가 복수의 나노필러들 (114) 상에 중합되는 과정에서, 중합 전에는 없었던, 질소 양이온 (N+) 이 생성되고, 그에 따라, 이온성 고분자 p(VBC-co-DMAEMA) 가 양전하 (positive charge) 를 가지게 된 것이 확인될 수 있다.As a result of XPS analysis, in the process of polymerization of the ionic polymer p (VBC-co-DMAEMA) on a plurality of nanopillars 114 through a change in binding energy, nitrogen cations (N+) that were not present before polymerization ) Is generated, and accordingly, it can be confirmed that the ionic polymer p (VBC-co-DMAEMA) has a positive charge.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, iCVD에 의하여 중합된 기능층이 형성되기 전과 후의 나노구조체에 대한, 라이브/데드 스테이닝 분석 결과이다.6 and 7 are live/dead staining analysis results of nanostructures before and after formation of a polymerized functional layer by iCVD according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 6 및 도 7에는 “복수의 나노필러들 (114) 상에, VBC : DMAEMA 의 비가 1 : 4로 iCVD에 의하여 중합된, 이온성 고분자 p(VBC-co-DMAEMA) 로 이루어진 기능층 (120) 이 형성되기 전과 후, 37 ℃ 배양액에 이러한 나노구조체를 24 시간 동안 침습시킨 후, 그 배양액을 이용하여 인체세포인 각막내피세포 (corneal endothelial cell) 를 24 시간 동안 배양하고 확인한 라이브/데드 스테이닝 분석 결과”가 도시된다.Specifically, FIGS. 6 and 7 show “function consisting of ionic polymer p (VBC-co-DMAEMA) polymerized by iCVD at a ratio of VBC:DMAEMA of 1:4 on a plurality of nanopillars 114 Before and after the layer 120 is formed, after invading these nanostructures in a culture medium at 37° C. for 24 hours, corneal endothelial cells, which are human cells, were cultured for 24 hours using the culture medium and confirmed live/ Dead staining analysis results” are shown.

라이브/데드 스테이닝 분석 결과, 기능층 (120) 이 형성되기 전과 후의 나노구조체 (100) 에서, 배양액에 살아 있는 각막내피세포와 죽은 각막상피세포를 구별하는 형광분석 이미지 (도 6) 을 참조하면, 살아 있는 각막내피세포의 수의 감소는 확인되지 않으며, 기능층 (120) 이 형성된 후 산정된 각막상피세포의 생존도 (viability) 는 기능층 (120) 이 형성되기 전에 산정된 각막상피세포의 생존도와 거의 차이가 없음이 확인된다. 따라서, 기능층 (120) 에서는 각막상피세포의 생존도를 떨어뜨리는 독성 등과 같은 인체세포에 대한 부작용이 없거나 최소화된다는 것이 확인된다.As a result of the live/dead staining analysis, referring to the fluorescence analysis image (FIG. 6) distinguishing live corneal endothelial cells from dead corneal epithelial cells in the culture medium in the nanostructure 100 before and after the functional layer 120 is formed. , A decrease in the number of live corneal endothelial cells was not confirmed, and the viability of corneal epithelial cells calculated after the functional layer 120 was formed is that of the corneal epithelial cells calculated before the functional layer 120 was formed. It is confirmed that there is almost no difference in survival rate. Accordingly, it is confirmed that the functional layer 120 has no or minimizes side effects on human cells such as toxicity that reduces the viability of corneal epithelial cells.

나노구조체 (100) 의 나노구조체층 (110) 에 포함된 복수의 나노필러들 (114) 및, 복수의 나노필러들 (114) 상에 형성된 기능층 (120) 에 의해, 인체세포에 대한 부작용이 없거나 최소화되는 동시에, 세균이 효과적으로 제거 또는 감소되는 바, 이하에서는 나노구조체 (100)가 세균에 노출되는 경우, 항균이 이루어지는 과정이 기술된다..Due to the plurality of nano-pillars 114 included in the nano-structure layer 110 of the nano-structure 100 and the functional layer 120 formed on the plurality of nano-pillars 114, side effects to human cells are reduced. Bars that are not present or minimized, and bacteria are effectively removed or reduced, hereinafter, when the nanostructure 100 is exposed to bacteria, a process in which antibacterial is performed will be described.

나노구조체의 항균성Antimicrobial properties of nanostructures

세균은 세포벽의 유형에 따라 그람양성균 (gram-positive bacteria) 와 그람음성균 (gram-negative bacteria) 으로 분류된다. 그람양성균의 세포벽은 테이코산 (choic acids) 으로 인해 음전하 (negative charge) 를 가지고, 그람음성균의 세포벽은 지질다당류 (lipopolysaccharide) 로 인해 음전하를 가지게 된다.Bacteria are classified into gram-positive bacteria and gram-negative bacteria according to the type of cell wall. The cell wall of Gram-positive bacteria has a negative charge due to choic acids, and the cell wall of Gram-negative bacteria has a negative charge due to lipopolysaccharide.

이와 달리, 기능층 (120) 은 이온성 고분자로 이루어지는데, 이온성 고분자가 양전하를 가지도록 형성되는 경우, 음전하를 가지는 그람양성균과 그람음성균의 세포벽과 양전하를 가지는 기능층 (120) 사이에 정전기적 인력 (electrostatic attraction) 이 발생하고, 정전기적 인력에 의한 매우 강한 상호작용에 의해, 기능층 (120) 이 세균을 매우 강하게 끌어당기게 되고 세균은 기능층 (120) 의 표면에 고정된다.In contrast, the functional layer 120 is made of an ionic polymer, and when the ionic polymer is formed to have a positive charge, there is an electrostatic charge between the cell walls of Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria having a negative charge and the functional layer 120 having a positive charge. Electrostatic attraction occurs, and by a very strong interaction by the electrostatic attraction, the functional layer 120 attracts bacteria very strongly and the bacteria are fixed to the surface of the functional layer 120.

세균이 기능층 (120) 에 고정되는 경우, 세균의 콜로니형성 (colonization) 이 감소되고, 세균의 이동이 제한됨으로써 세균은 영양이 부족한 상태에 놓이게 된다. 또한, 기능층 (120) 은 고정된 세균과의 매우 강한 상호작용으로, 고정된 세균이 납작해지거나 (flattened) 늘어나는 (stretched) 등의 형상(morphology) 의 변형을 매우 크게 일으킨다. When the bacteria are fixed on the functional layer 120, colonization of bacteria is reduced, and movement of the bacteria is restricted, so that the bacteria are placed in a state of lack of nutrition. In addition, the functional layer 120 is a very strong interaction with the fixed bacteria, causing a very large deformation of the shape (morphology), such as flattened (flattened) or stretched (stretched) of the fixed bacteria.

또한, 기능층 (120) 은 복수의 나노필러들 (114) 상에 형성되기 때문에, 기능층 (120) 과 세균과의 매우 강한 상호작용은 복수의 나노필러들 (114) 의 변형도 일으킨다. 이에 따라, 탄성 중합체로 이루어진 복수의 나노필러들 (114) 은 탄성에 의한 복원력을 고정된 세균에 가하고, 가해진 탄성에 의한 복원력은 고정된 세균의 형상의 변형을 보다 크게 만들고, 그에 따라 세균은 그 형상의 변형에 대한 임계점을 넘어 변형되어 파열 (rupture) 될 수 있다.In addition, since the functional layer 120 is formed on the plurality of nano-pillars 114, a very strong interaction between the functional layer 120 and the bacteria also causes deformation of the plurality of nano-pillars 114. Accordingly, the plurality of nanopillars 114 made of elastomers apply a resilience force by elasticity to the fixed bacteria, and the resilience force by the applied elasticity makes the shape of the fixed bacteria larger, and accordingly, the bacteria It can be deformed beyond the critical point for deformation of the shape, resulting in rupture.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 SEM 사진이다. 구체적으로, 도 8에는 '복수의 나노필러들 (114) 상에, VBC : DMAEMA의 비가 1 : 4로 iCVD이 의하여 중합된, 이온성 고분자 p(VBC-co-DMAEMA) 로 이루어진 기능층 (120) 이 형성된 후 황색포도알균 (S. aureus) 에 노출된 나노구조체 (100) 에 대한 전자주사현미경 (Scanning Electron Microscope, SEM) 사진'이 도시된다. 도 8에서는 “나노구조체 (100) 상에 고정되고 변형이 일어난 상태의 황색포도알균들 뿐만 아니라, 형상의 변형에 대한 임계점을 넘어 파열된 황색포도알균들”이 확인된다.8 is an SEM photograph of a nanostructure according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 8 shows a functional layer 120 made of an ionic polymer p (VBC-co-DMAEMA) polymerized by iCVD with a ratio of VBC:DMAEMA of 1:4 on the plurality of nanopillars 114. ) Is formed, and then'Scanning Electron Microscope (SEM) photo' of the nanostructure 100 exposed to S. aureus is shown. In FIG. 8, "Staphylococcus aureus fixed on the nanostructure 100 and deformed, as well as Staphylococcus aureus ruptured beyond the critical point for deformation of the shape" are confirmed.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 항균 효과 검증 결과물 사진이다. 구체적으로, 도 9에서는 '기능층 (120) 형성 전 나노구조체에서는 황색포도알균 도포 30 분 이후에 24 시간 배양 시 493 개의 황색포도알균 콜로니가 확인되는 것과 달리, 기능층 (120) 형성 후 나노구조체에서는 황색포도알균 도포 30 분 이후에 24시간 배양 시 황색포도알균 콜로니가 1개 이하만이 확인되어, 기능층 (120) 이 형성된 나노구조체가 99 % 이상의 뛰어난 항균성을 가지는 것'이 확인된다.9 is a photograph of a result of verifying the antibacterial effect of a nanostructure according to an embodiment of the present invention. Specifically, in FIG. 9,'In the nanostructure before the functional layer 120 is formed, 493 Staphylococcus aureus colonies are found when cultured for 24 hours after 30 minutes of application of Staphylococcus aureus. In the case of culturing for 24 hours after 30 minutes of application of Staphylococcus aureus, only one or less colonies of Staphylococcus aureus were identified, and it was confirmed that the nanostructure having the functional layer 120 formed with 99% or more has excellent antibacterial properties.

또한, 본 발명에 따른 나노구조체 (100) 는 그람양성균과 그람음성균 모두와 정전기적 인력에 의한 매우 강한 상호작용을 일으켜, 이들 모두를 효과적으로 제거 또는 감소시킬 수 있다.In addition, the nanostructure 100 according to the present invention causes a very strong interaction with both Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria due to electrostatic attraction, so that all of them can be effectively removed or reduced.

기능층 (120) 은, 인체세포에 대해서는 생존도를 낮추는 부작용 없이, 그람양성균과 그람음성균 모두와 매우 강한 상호작용을 일으켜 이들에 대한 항균성을 가지기 때문에, 기능층 (120) 항원-항체반응 (antigen-antibody reaction) 에서 항체가 특정 항원에 대해서만 면역반응을 일으키는 것과 달리, 여러가지 항체를 이용하지 않고도 그람양성균과 그람음성균 모두에 대한 항균성을 가질 수 있다. 또한, 기능층 (120) 은 그람양성균과 그람음성균이 항생물질 민감성 (antibiotic susceptibility) 차이가 있어, 서로 다른 항생제를 사용하는 등 항균하는 방법을 달리하는 것과 달리, 그람양성균과 그람음성균 모두에 대해 항균성을 가질 수 있다.The functional layer 120 has antimicrobial properties against both Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, without side effects of lowering the viability of human cells, so that the functional layer 120 has an antigen-antibody reaction (antigen In contrast to the -antibody reaction), antibodies can have antimicrobial properties against both Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria without using various antibodies. In addition, the functional layer 120 has a difference in antibiotic susceptibility between Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, so unlike using different antibiotics and other antibacterial methods, it has antimicrobial properties against both Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria. Can have.

예를 들어, 기능층 (120) 은, 안구 수술 후 내안구염 (Pseudomonas aeruginosa) 의 주요 원인이 되는, 그람양성균인 표피포도구균 (Staphylococcus epidermidis) 과 그람음성균인 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa) 모두에 대해 항균성을 가질 수 있다.For example, the functional layer 120 has antimicrobial properties against both Gram-positive bacteria Staphylococcus epidermidis and Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa, which are the major causes of Pseudomonas aeruginosa after eye surgery. I can have it.

항균성 나노구조체의 제조Preparation of antimicrobial nanostructures

본 발명의 다양한 실시예에서, 나노구조체(100)의 기능층 (120)은 개시제(initiator)를 이용한 화학적기상증착 (initiated Chemical Vapor Deposition, iCVD) 에 의하여 형성될 수 있다. iCVD는 보다 컨포멀하고 고순도의 증착이 가능하며, 낮은 처리 온도가 가능한 특성으로 화학적 물리적으로 보다 약한 물질에도 증착이 가능하기 때문에, 특히 눈에 직접 접촉하는 상대적으로 약한 재질의 인공수정체, 안구 내 삽입되는 시력교정용 렌즈, 하드렌즈, 소프트렌즈, 컬러렌즈 등에 이용될 수 있는, 나노구조체의 제조에 유리할 수 있다.In various embodiments of the present invention, the functional layer 120 of the nanostructure 100 may be formed by chemical vapor deposition (iCVD) using an initiator. iCVD is a more conformal and high-purity evaporation, and because of its low processing temperature, it is possible to evaporate even on chemically and physically weaker materials.In particular, an artificial lens made of a relatively weak material that directly contacts the eye, is inserted into the eyeball. It may be advantageous in the manufacture of nanostructures that can be used for vision correction lenses, hard lenses, soft lenses, color lenses, and the like.

도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조체의 제조방법의 순서도이다. 먼저, 복수의 나노필러들 (114) 을 포함하는 나노구조체 (100) 가 프로세스 챔버에 제공된다 (단계 1010). 다음으로, 기상 (vapor phased) 의 양이온성 모노머, 음이온성 모노머, 및 개시제가 프로세스 챔버에 도입된다 (단계 1020). 다음으로, 도입된 개시제가 활성화된다 (단계 1030). 마지막으로, 활성화된 개시제를 이용하여 나노구조체 (110) 상에 기능층 (120) 이 형성(증착)된다 (단계 1040).10 is a flowchart of a method of manufacturing a nanostructure according to an embodiment of the present invention. First, a nanostructure 100 comprising a plurality of nanopillars 114 is provided in a process chamber (step 1010). Next, a vapor phased cationic monomer, an anionic monomer, and an initiator are introduced into the process chamber (step 1020). Next, the introduced initiator is activated (step 1030). Finally, the functional layer 120 is formed (deposited) on the nanostructure 110 using the activated initiator (step 1040).

본 발명의 다양한 실시예에서, 양이온성 모노머와 음이온성 모노머의 종류 및 중합 비율은 전술한 바와 같다.In various embodiments of the present invention, the types and polymerization ratios of the cationic monomer and the anionic monomer are as described above.

본 발명의 다양한 실시예에서, 개시제는 터트-부틸퍼옥사이드(tert-butyl peroxide, TBPO), 터트-아밀퍼옥사이드(tert-amyl peroxide, TAP) 중 적어도 하나를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.In various embodiments of the present invention, the initiator includes at least one of tert-butyl peroxide (TBPO) and tert-amyl peroxide (TAP), but is not limited thereto.

본 발명의 다양한 실시예에서, 나노구조체 위에 형성되는 기능층 (120) 의 두께는 10 ㎚ 내지 100 ㎚ 일 수 있다.In various embodiments of the present invention, the thickness of the functional layer 120 formed on the nanostructure may be 10 nm to 100 nm.

본 발명의 일 실시예에서, 나노구조체가 제조되는 iCVD 공정조건은 i) 양이온성 모노머는 DMAEMA이고, 음이온성 모노머는 VBC이고, 개시제는 TBPO이며, ii) VBC : DMAEMA의 비는 1 : 4로 기화되어 프로세싱 챔버에 도입되는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the iCVD process conditions in which the nanostructure is manufactured are i) the cationic monomer is DMAEMA, the anionic monomer is VBC, the initiator is TBPO, and ii) the ratio of VBC:DMAEMA is 1:4. It may be vaporized and introduced into the processing chamber.

인공수정체 등에 대한 어플리케이션Applications for artificial intraocular lenses, etc.

인공수정체(intraocular lens, IOL), 안구 수술에서 수정체 제거 후 이를 대체하기 위해 삽입된다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 나노구조체는 인공수정체 자체에 항균성을 부여하기 위해 인공수정체에 적용될 수 있다. 이를 위해 나노구조체는 인공수정체에 다양한 방식으로 결합될 수 있다.An intraocular lens (IOL) is inserted to replace the lens after removal of the lens in eye surgery. In various embodiments of the present invention, the nanostructure may be applied to the artificial lens in order to impart antimicrobial properties to the artificial lens itself. To this end, the nanostructure can be bonded to the artificial lens in various ways.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 인공수정체 (1100) 의 구조를 도시한다. 도 11을 참조하면, 인공수정체 (1100) 는 안구에 삽입 시 수정체 역할을 대신하게 되는 광학부 (optic, 1110), 및 안구에 삽입 시 인공수정체 (1100) 의 위치를 수정체 주머니에 고정시키거나 광학부 (1100) 의 광축을 안구에 고정시키는 햅틱부 (haptic, 1120) 를 포함할 수 있다. 도 11을 참조하면, 햅틱부 (1120) 는 광학부 (1110) 의 외측 주변에서 광학부 (1110) 에 결합되어, 서로 반대 방향으로 연장되는 형상을 가지나, 햅틱부 (1120) 의 형상은, 이에 제한되지 않고, 인공수정체 (1100) 를 수정체 주머니에 고정시키거나 광학부 (1110)의 광축에 안구를 고정시키기에 적합한 다른 다양한 형상을 가질 수 있다.11 shows a structure of an artificial intraocular lens 1100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the intraocular lens 1100 is an optical unit (optic, 1110) that plays a role of the lens when inserted into the eye, and the position of the intraocular lens 1100 when inserted into the eye is fixed to the lens pocket or optically. It may include a haptic part (haptic) 1120 for fixing the optical axis of the part 1100 to the eyeball. Referring to FIG. 11, the haptic part 1120 is coupled to the optical part 1110 at the outer periphery of the optical part 1110 and has a shape extending in opposite directions, but the shape of the haptic part 1120 is, Without being limited thereto, it may have various other shapes suitable for fixing the intraocular lens 1100 to the lens pocket or fixing the eyeball to the optical axis of the optical part 1110.

도 12은 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 나노구조체 (100) 가 다양한 방식으로 인공수정체 (1100) 에 결합되는 어플리케이션을 도시한다. 도 12에서 나노구조체 (100) 는 단순한 원기둥 형상으로 간략하게 표현되나, 복수의 나노 필러들 (114) 또는 나노필러 어레이 각각이 직경, 높이, 또는 배열된 간격을 달리하여 형성된 것일 수 있다. 복수의 나노필러들 (114) 의 배열에 대해서는 도 3이 참조된다. 나노구조체 (100) 는 인공수정체 (1100) 의 광학부 (1110) 또는 햅틱부 (1120) 의 적어도 일부에 결합될 수 있다. 또한, 나노구조체 (100) 는 인공수정체 (1100) 의 광학부 (1110) 또는 햅틱부 (1120) 에 결합되는 경우, 광축에 수직인 표면 뿐만 아니라 광축에 수평한 표면에도 결합될 수 있다.12 illustrates an application in which the nanostructure 100 is coupled to the artificial lens 1100 in various ways, according to various embodiments of the present invention. In FIG. 12, the nanostructure 100 is briefly expressed in a simple cylindrical shape, but each of the plurality of nanopillars 114 or the nanopillar array may be formed by different diameters, heights, or arranged intervals. For the arrangement of the plurality of nanopillars 114, reference is made to FIG. 3. The nanostructure 100 may be coupled to at least a portion of the optical portion 1110 or the haptic portion 1120 of the artificial lens 1100. In addition, when the nanostructure 100 is coupled to the optical portion 1110 or the haptic portion 1120 of the artificial lens 1100, it may be coupled to not only a surface perpendicular to the optical axis but also a surface horizontal to the optical axis.

예를 들어, 도 12(a)에는 나노구조체 (100) 가 광학부(1100)의 외주부 (outer periphery) 를 따라 광축에 수직인 표면 상에 결합된 실시예가 도시된다. 도 12(b)에는 나노구조체 (100) 가 광학부 (1110)의 외주부 일부를 따라 광축에 수직인 표면 상에 결합된 실시예가 도시된다. 도 12(c)에는 나노구조체 (100) 가 햅틱부 (1120) 의 외주부를 따라 광축에 수직인 표면 상에 결합된 실시예가 도시된다. 도 12(d)에는 나노구조체 (100) 가 햅틱부 (1120) 의 외주부를 제외한 중앙 부분에서 광축에 수직인 표면 상에 결합된 실시예가 도시된다. 도 12(e)에는 나노구조체 (100) 가 광학부 (1110) 의 외주부 일부를 따라 광축에 수평한 에지 표면 상에 결합된 실시예가 도시된다. 도 12(f)에는 나노구조체 (100) 가 햅틱부 (1120) 의 외주부 일부를 따라 광축에 수평한 에지 표면 상에 결합된 실시예가 도시된다.For example, FIG. 12(a) shows an embodiment in which the nanostructure 100 is coupled on a surface perpendicular to the optical axis along the outer periphery of the optical unit 1100. 12(b) shows an embodiment in which the nanostructure 100 is coupled on a surface perpendicular to the optical axis along a part of the outer circumference of the optical unit 1110. 12(c) shows an embodiment in which the nanostructure 100 is coupled on a surface perpendicular to the optical axis along the outer periphery of the haptic part 1120. 12(d) shows an embodiment in which the nanostructure 100 is coupled on a surface perpendicular to the optical axis at a central portion excluding the outer circumferential portion of the haptic portion 1120. 12(e) shows an embodiment in which the nanostructure 100 is bonded on an edge surface horizontal to the optical axis along a part of the outer circumference of the optical unit 1110. 12(f) shows an embodiment in which the nanostructure 100 is coupled on an edge surface horizontal to the optical axis along a portion of the outer circumferential portion of the haptic portion 1120.

한편, 본 발명에 따른 나노구조체는 인공수정체에 결합되는 어플리케이션을 통해 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 안구 내 삽입되는 시력교정용 렌즈, 하드렌즈, 소프트렌즈, 컨택트렌즈 등 안구와 직접적으로 접촉하는 렌즈 등에 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 나노구조체는 안구와 직접적으로 접촉하는 렌즈 등을 보관하는 용기 등에 결합되어, 결과적으로 안구와 직접적으로 접촉하는 렌즈 등이 세균에 노출될 가능성을 제거 또는 감소시킬 수 있다.On the other hand, the nanostructure according to the present invention can be used not only through applications that are coupled to the artificial lens, but also lenses that directly contact the eyeball such as lenses for vision correction, hard lenses, soft lenses, and contact lenses that are inserted into the eyeball. It can be used for the like. In addition, the nanostructure according to the present invention may be combined with a container for storing lenses or the like in direct contact with the eyeball, and as a result, it is possible to eliminate or reduce the likelihood that a lens or the like in direct contact with the eyeball is exposed to bacteria.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (14)

표면, 및 상기 표면으로부터 돌출된 복수의 나노필러들을 포함하는 나노구조체층; 및
상기 나노구조체층의 복수의 나노필러들 상에 형성된 이온성 고분자로 이루어진 기능층을 포함하고,
상기 복수의 나노필러들은 탄성 중합체 (elastic polymer) 로 이루어지고,
상기 이온성 고분자는 양이온성 모노머 (anionic monomer) 및 음이온성 모노머 (anionic monomer) 의 중합에 의해 양전하 (positive charge) 를 가지도록 형성되고,
상기 복수의 나노필러들은 0.2 ㎛ 내지 2 ㎛ 간격을 가지고 배열되고,
상기 복수의 나노필러들은 직경이 50 ㎚ 내지 1000 ㎚이고, 높이가 0.1 내지 2 ㎛ 인, 나노구조체.
A nanostructure layer including a surface and a plurality of nanopillars protruding from the surface; And
Including a functional layer made of an ionic polymer formed on a plurality of nanopillars of the nanostructure layer,
The plurality of nanofillers are made of an elastic polymer,
The ionic polymer is formed to have a positive charge by polymerization of a cationic monomer and an anionic monomer,
The plurality of nanopillars are arranged at intervals of 0.2 μm to 2 μm,
The plurality of nano-pillars have a diameter of 50 ㎚ to 1000 ㎚, a height of 0.1 to 2 ㎛, nanostructures.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 이온성 고분자는 p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co- DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP), p(MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA-co-DMAMAS), p(GMA-co-VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ), p(CEA-co-4VP) 중 적어도 하나를 포함하는, 나노구조체.
The method of claim 1,
The ionic polymer is p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co-DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP), p(MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA-co-DMAMAS), p(GMA-co -VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ), p(CEA-co-4VP) Containing one, nanostructures.
제 3 항에 있어서,
VBC : DMAEMA의 비는 1 : 1 내지 1 : 10인, 나노구조체.
The method of claim 3,
VBC: DMAEMA ratio of 1: 1 to 1: 10, nanostructures.
제 1 항에 있어서,
상기 양이온성 모노머는 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 (dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 2-디메틸아미노메틸 스티렌 (2-dimethylaminomethyl styrene, DMAMAS), n-비닐이미다졸 (n-vinylimidazole, VIDZ), 4-비닐 피리딘 (4-vinyl pyridine, 4VP) 중 적어도 하나를 포함하는, 나노구조체.
The method of claim 1,
The cationic monomer is dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), 2-dimethylaminomethyl styrene (DMAMAS), n-vinylimidazole (VIDZ), 4-vinyl A nanostructure comprising at least one of pyridine (4-vinyl pyridine, 4VP).
제 1 항에 있어서,
상기 음이온성 모노머는 비닐벤질클로라이드 (vinyl benzyl chloride, VBC), 말레익 안하이드라이드 (maleic anhydride, MA), 글리시딜 메타크릴레이트 (Glycidyl methacrylate, GMA), 2-클로로에틸 아크릴레이트(2-Chloroethyl acrylate, CEA) 중 적어도 하나를 포함하는, 나노구조체.
The method of claim 1,
The anionic monomer is vinyl benzyl chloride (VBC), maleic anhydride (MA), glycidyl methacrylate (GMA), 2-chloroethyl acrylate (2- A nanostructure comprising at least one of chloroethyl acrylate, CEA).
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노필러들은 직경 또는 높이를 달리하여 배열되는, 나노구조체.
The method of claim 1,
The plurality of nano-pillars are arranged in different diameters or heights, nanostructures.
삭제delete 제 1 항에 기재된 나노구조체를 포함하는 인공수정체로서,
상기 인공수정체는 광학부, 및 상기 광학부를 안구 내에 고정시키기 위해 상기 광학부의 외주부에 결합된 햅틱부를 포함하는, 인공수정체.
An artificial intraocular lens comprising the nanostructure according to claim 1,
The intraocular lens includes an optical part, and a haptic part coupled to an outer peripheral part of the optical part to fix the optical part in the eyeball.
제 9 항에 있어서,
상기 나노구조체는 상기 광학부의 외주부를 따라서 인공수정체에 결합되는, 인공수정체.
The method of claim 9,
The nanostructure is coupled to the artificial lens along the outer periphery of the optical unit, artificial lens.
제 10 항에 있어서,
상기 나노구조체는, 상기 인공수정체의 광축에 수평한 표면 상에 또는 광축에 수직인 표면 상에 결합되는, 안구수정체.
The method of claim 10,
The nanostructure is bonded on a surface horizontal to the optical axis of the artificial lens or on a surface perpendicular to the optical axis, the eye lens.
나노구조체를 제조하는 방법으로서,
복수의 나노필러들을 포함하는 나노구조체를 프로세싱 챔버에 제공하는 단계;
기상(vapor phased)의 양이온성 모노머, 음이온성 모노머, 및 개시제를 상기 프로세싱 챔버에 도입하는 단계;
상기 프로세싱 챔버에 도입된 상기 개시제를 활성화시키는 단계; 및
상기 활성화된 개시제를 이용하여, 상기 복수의 나노구조체 상에 이온성 고분자인 기능층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 나노필러들은 탄성 중합체로 이루어지고,
상기 이온성 고분자는 상기 양이온성 모노머 및 상기 음이온성 모노머의 중합에 의해 양전하를 가지도록 형성되는, 방법.
As a method of manufacturing a nanostructure,
Providing a nanostructure including a plurality of nanopillars to the processing chamber;
Introducing a vapor phased cationic monomer, an anionic monomer, and an initiator into the processing chamber;
Activating the initiator introduced into the processing chamber; And
Using the activated initiator, forming a functional layer of an ionic polymer on the plurality of nanostructures,
The plurality of nanopillars are made of an elastomer,
The method, wherein the ionic polymer is formed to have a positive charge by polymerization of the cationic monomer and the anionic monomer.
제 12 항에 있어서,
상기 양이온성 모노머는 DMAEMA이고, 상기 음이온성 모노머는 VBC이고, 상기 개시제는 TBPO이고,
VBC : DMAEMA의 비는 1 : 1 내지 1 : 10인, 방법.
The method of claim 12,
The cationic monomer is DMAEMA, the anionic monomer is VBC, the initiator is TBPO,
The ratio of VBC:DMAEMA is 1:1 to 1:10, the method.
제 12 항에 있어서,
상기 나노구조체 상에 형성되는 상기 기능층의 두께는 10 ㎚ 내지 100 ㎚인, 방법.
The method of claim 12,
The thickness of the functional layer formed on the nanostructure is 10 nm to 100 nm, the method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017156460A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 The Regents Of The University Of California Synthetic polymeric implantable artificial cornea device incorporating nanopatterns

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