KR102401238B1 - Bentonite-hydrogel bio-nano-composites and preparing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 벤토나이트-하이드로겔 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 광경화형 젤라틴과 벤토나이트의 함량을 조절하여 조직공학에 최적화된 나노복합재료를 제조하고, 탄성 강도 및 기공 크기 등의 특성이 향상된 나노복합재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bentonite-hydrogel composite and a method for manufacturing the same, and more specifically, to prepare a nanocomposite optimized for tissue engineering by controlling the content of photocurable gelatin and bentonite, elastic strength, pore size, etc. It relates to a nanocomposite material with improved properties and a method for manufacturing the same.
천연 점토 광물인, 벤토나이트는 높은 양이온 교환 및 높은 표면적과 같은 훌륭한 특성으로 인해 조직 공학에서 중요한 역할을 한다. 이의 미세 구조는 평판 구조가 적층된 형태로 구성된다. 각각의 평판은, 중앙의 8면체 알루미나(Al2O3)층, 및 2개의 4면체 실리카(SiO2) 층인, 세 개의 샌드위치 층(sandwiched layers)으로 구성되고, (Al2-mMgm)Si4O10(OH)2·nH2O 를 형성한다. 또한, 벤토나이트는 높은 팽윤비(swelling ratio), 높은 흡착능 및 약물 운반능을 가지고 있다. 벤토나이트의 특성으로는, 큰 중간층 공간, 양이온 교환 능력, 항균력, 약물-운반 및 방출, 팽윤 및 흡습성, 겔 형성, 및 셀 부착과 셀 증식을 강화하는 셀 중심 흡착 지점(sites)으로서 역할을 할 수 있는 능력이 있다.As a natural clay mineral, bentonite plays an important role in tissue engineering due to its excellent properties such as high cation exchange and high surface area. Its microstructure is composed of a laminated plate structure. Each plate consists of three sandwiched layers, a central octahedral alumina (Al 2 O 3 ) layer, and two tetrahedral silica (SiO 2 ) layers, (Al 2 -mMgm)Si 4 O 10 (OH) 2 ·nH 2 O is formed. In addition, bentonite has a high swelling ratio, high adsorption capacity and drug transport capacity. The properties of bentonite include large interlayer space, cation exchange capacity, antibacterial activity, drug-transport and release, swelling and hygroscopicity, gel formation, and can serve as cell center adsorption sites to enhance cell adhesion and cell proliferation. have the ability
또한, 벤토나이트는 탄소 기반 물질 및 금 나노 입자와 비교하였을 때, 천연 점토로서, 마그네슘, 칼슘과 같은 화학 원소로 분해될 수 있으므로, 인체에 무해하며, 독성이 보고되지 않아 조직 재생 연구에 적합하다.In addition, as compared to carbon-based materials and gold nanoparticles, bentonite is a natural clay and can be decomposed into chemical elements such as magnesium and calcium, so it is harmless to the human body and has no reported toxicity, so it is suitable for tissue regeneration studies.
한편, 젤라틴 메타크로일로일(GelMA)은 그 특성으로 인해 조직 공학 분야에서 널리 사용된다. GelMA 는 세포 증식 및 부착을 도우며, GelMA 의 기계적 강성(mechanical stiffness)은 매크로머(macromers)의 농도 및 가교 밀도를 통해 제어할 수 있다. GelMA 의 제작 기술은 다양하며 쉽게 준비할 수 있으므로 다양한 응용 분야에 적합하다. 물리적 및 생물학적 특성을 개선하기 위해 다양한 나노 물질이 사용되었으며, 기계적 강성을 개선하기 위해 산화 그래핀과 같은 탄소 기반 재료에 중점을 둔 연구도 존재한다. 금 나노 입자도 또한 세포의 증식 및 부착을 향상시키는데 사용된다. 규산염 점토가 제산제, 화장품 및 제약 응용 분야에서 널리 사용되어왔기 때문에, 이의 역할을 조사하는 것에 대해 최근 포커스(focus)가 맞추어져 있다. 따라서, 벤토나이트는, 이러한 최근의 포커스에 부합하는, 약물 전달, 뼈 재생, 재생 의학 및 영상 기술에 사용할 수 있는 상기 점토 중 하나에 해당하는 것이라 할 수 있다.On the other hand, gelatin methacroyloyl (GelMA) is widely used in the field of tissue engineering due to its properties. GelMA aids in cell proliferation and adhesion, and the mechanical stiffness of GelMA can be controlled through the concentration of macromers and crosslinking density. GelMA's fabrication techniques are versatile and can be easily prepared, making it suitable for a variety of applications. Various nanomaterials have been used to improve their physical and biological properties, and there are studies focusing on carbon-based materials such as graphene oxide to improve mechanical stiffness. Gold nanoparticles are also used to enhance cell proliferation and adhesion. Since silicate clays have been widely used in antacid, cosmetic and pharmaceutical applications, there has been a recent focus on investigating their role. Thus, bentonite is one of these clays that can be used in drug delivery, bone regeneration, regenerative medicine and imaging technology, consistent with this recent focus.
하이드로겔(젤라틴)은 다량의 수분을 흡수할 수 있는 능력과 적절한 물리적인 강도 및 일정한 형태를 유지해야 하는 형태 안정성이 기본적으로 요구되며, 또한, 독성이 없어야 하고, 사용시 외부로부터 오염을 막을 수 있으며, 상처나 피부에 접착이 용이할 뿐만 아니라 멸균이 가능하고 저장성이 우수하며 취급이 용이해야 한다는 특징이 있다.Hydrogel (gelatin) is fundamentally required to have the ability to absorb a large amount of moisture, proper physical strength, and form stability to maintain a constant shape. In addition, it must be non-toxic, and can prevent contamination from the outside during use. , it is characterized by easy adhesion to wounds or skin, as well as sterilization, excellent storage, and easy handling.
그러나, 현재 하이드로겔 소재로 널리 사용되는 폴리아크릴산과 폴리비닐 알코올 등은 수분의 흡수율이 높고 형태 안정성이 우수하나, 피부에 장시간 부착하고 있으면 피부를 자극하여 가려움증을 유발하는 등의 생체조화성이 다소 떨어진다는 문제점이 있다.However, polyacrylic acid and polyvinyl alcohol, which are currently widely used as hydrogel materials, have a high water absorption rate and excellent shape stability, but when attached to the skin for a long time, they stimulate the skin and cause itching. has a problem.
이러한 상기 문제점 등을 해결하고 재생 가능하며 환경 친화적이고, 인체에 무해하며 수분 흡수율이 높은 소재를 제공하기 위해, 본 발명은 하이드로겔과 벤토나이트를 혼합하여 자극이 없고 우수한 기계적 강도와 생체적합성을 갖는 벤토나이트-하이드로겔 나노복합재료 및 이의 제조방법을 제공한다.In order to solve these problems and provide a material that is renewable, environmentally friendly, harmless to the human body and has a high water absorption rate, the present invention is a bentonite having no irritation and excellent mechanical strength and biocompatibility by mixing a hydrogel and bentonite. -Provides a hydrogel nanocomposite material and a method for manufacturing the same.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하이드로겔 및 벤토나이트가 결합되어 형성된 벤토나이트-하이드로겔 복합체를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a bentonite formed by combining a hydrogel and bentonite-provides a hydrogel composite.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 벤토나이트-하이드로겔 복합체의 제조방법에 있어서,According to another embodiment of the present invention, in the method for preparing a bentonite-hydrogel composite,
i) 벤토나이트 나노입자를 젤라틴 프레폴리머(prepolymer) 용액과 혼합하는 단계;i) mixing the bentonite nanoparticles with a gelatin prepolymer solution;
ii) 혼합한 용액에 대해 초음파 처리를 실시하는 단계;ii) performing sonication on the mixed solution;
iii) 광개시제를 혼합물에 첨가하는 단계; 및iii) adding a photoinitiator to the mixture; and
iv) 자외선 또는 가시광선에 의한 광경화를 실시하는 단계;iv) performing photocuring by ultraviolet or visible light;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 벤토나이트-하이드로겔 복합체의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a bentonite-hydrogel composite, characterized in that it comprises a.
본 발명은 벤토나이트-하이드로겔 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 광경화형 젤라틴과 벤토나이트의 함량에 따른, 자극이 없고 우수한 생체적합성을 갖는, 조직공학에 최적화된 나노복합재료를 제공할 수 있으며, 탄성 강도 및 기공 크기 등의 특성이 향상된 나노복합재료를 제공할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 본 발명의 나노복합재료는 3D 프린트용으로도 사용이 가능하다는 효과가 있다.The present invention relates to a bentonite-hydrogel composite and a method for manufacturing the same, and it is possible to provide a nanocomposite material optimized for tissue engineering, which has no irritation and excellent biocompatibility according to the content of photocurable gelatin and bentonite, and has elasticity The effect of providing a nanocomposite material with improved properties such as strength and pore size can be expected. In addition, the nanocomposite material of the present invention has the effect that it can be used for 3D printing.
도 1 은 NIH 3 T3 셀을 갖는 벤토나이트-GelMA 의 제작 공정을 나타낸 도면이다.
도 2 는 벤토나이트-GelMA 의 접촉 기계 시험을 나타낸 도면으로서, (A) 는 실험 단계의 사진을 나타낸 것이고, (B) 는 다양한 농도의 Na-Bent-GelMA 및 대조 샘플의 힘(force)-변위(displacement) 곡선을 나타낸 것이며, 0.05 %, 0.1 %, 0.2 % Na 및 Ca-Bent(n=5) 를 갖는 7 % GelMA 의 정량화된 탄성 모듈러스 수치를 나타낸 것이다.
도 3 은 벤토나이트 처리 공정을 나타낸 도면이다.
도 4 는 화학적으로 처리된 나노-벤토나이트 입자의 합성 공정을 나타낸 도면이다.
도 5 는 MgCl2 및 알칼리 활성화제를 갖는 화학적으로 처리된 벌크-벤토나이트의 압축 시험 결과를 나타낸 도면이다.
도 6 은 벤토나이트-GelMA 나노복합재료 하이드로겔의 특성화 결과를 나타낸 도면으로서, (A) 는 GelMA 를 갖는 처리(treated) 및 비처리(untreated)) Ca-Bent 의 탄성 모듈러스를 나타낸 것이고, (B) 는 GelMA, Na-Bent 및 Ca-Bent 의 FTIR 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이며, (C) 는 Si, Ca 피크에서의 하얀 화살 포인트에서, 벤토나이트-GelMA 의 원소 분석을 나타낸 것이고, (D) 는 7% GelMA 를 갖는 Ca-Bent 의 상이한 농도의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합재료 제조공정을 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합재료의 물성값(탄성 모듈러스)을 분석하여 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합재료의 물성값(기공 크기)을 분석하여 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11 은 나노복합재료의 생체적합성 분석을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a manufacturing process of bentonite-GelMA having a NIH 3 T3 cell.
2 is a diagram showing the contact mechanical test of bentonite-GelMA, (A) is a photograph of the experimental stage, (B) is a force-displacement (force) of various concentrations of Na-Bent-GelMA and control samples ( displacement) curve, and quantified elastic modulus values of 7% GelMA with 0.05%, 0.1%, 0.2% Na and Ca-Bent (n=5).
3 is a view showing a bentonite treatment process.
4 is a view showing a synthetic process of chemically treated nano-bentonite particles.
5 is a view showing the compression test results of chemically treated bulk-bentonite with MgCl 2 and an alkali activator.
6 is a view showing the characterization results of bentonite-GelMA nanocomposite hydrogel, (A) shows the elastic modulus of Ca-Bent (treated and untreated) with GelMA, (B) shows the FTIR spectral analysis results of GelMA, Na-Bent and Ca-Bent, (C) shows the elemental analysis of bentonite-GelMA at the white arrow point at the Si and Ca peaks, (D) is 7% SEM images of different concentrations of Ca-Bent with GelMA are shown.
7 is a view showing a nanocomposite material manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the analysis of the physical property value (elastic modulus) of the nanocomposite material according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing the analysis of physical properties (pore size) of the nanocomposite material according to an embodiment of the present invention.
10 and 11 are views showing the biocompatibility analysis of the nanocomposite material.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하이드로겔 및 벤토나이트가 결합되어 형성된 벤토나이트-하이드로겔 복합체를 제공한다.According to one aspect of the present invention, a bentonite formed by combining a hydrogel and bentonite provides a hydrogel composite.
이 때, 상기 복합체를 형성하는 하이드로겔의 함량은 7 내지 15 %(w/v)일 수 있으며, 벤토나이트의 함량은 0.05 내지 1 %(w/v)일 수 있다.At this time, the content of the hydrogel forming the complex may be 7 to 15% (w / v), the content of bentonite may be 0.05 to 1% (w / v).
상기 하이드로겔의 함량이 7 %(w/v) 미만인 경우에는, 탄성 강도가 너무 낮아, 벤토나이트를 포함하지 않는 하이드로겔과의 탄성 강도 차이가 미미할 수 있으며, 상기 함량이 15 %(w/v) 을 초과하는 경우에는, 벤토나이트를 포함하지 않는 하이드로겔과의 기공 차이가 미미할 수 있고, 복합체의 팽창도가 너무 크게 나타날 수 있어, 나노복합재료의 물성 측면에서 바람직하지 않다.When the content of the hydrogel is less than 7% (w/v), the elastic strength is too low, the difference in elastic strength with the hydrogel not containing bentonite may be insignificant, and the content is 15% (w/v) If it exceeds, the difference in pores with the hydrogel that does not contain bentonite may be insignificant, and the degree of expansion of the composite may appear too large, which is not preferable in terms of physical properties of the nanocomposite material.
또한, 상기 벤토나이트의 함량이 0.05 %(w/v) 미만이거나, 1 %(w/v)을 초과하는 경우에도, 탄성 강도 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.In addition, even if the content of the bentonite is less than 0.05% (w/v) or exceeds 1% (w/v), it may not be preferable in terms of elastic strength.
한편, 상기 벤토나이트-하이드로겔 복합체를 형성하는 벤토나이트의 종류로는 Na, Ca 또는 Mg 벤토나이트일 수 있으며, 탄성 강도 측면에서, Na 벤토나이트가 보다 바람직할 수 있다.On the other hand, the bentonite-type of bentonite forming the hydrogel composite may be Na, Ca, or Mg bentonite, and in terms of elastic strength, Na bentonite may be more preferable.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 벤토나이트-하이드로겔 복합체의 제조방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, in the method for preparing a bentonite-hydrogel composite,
i) 벤토나이트 나노입자를 젤라틴 프레폴리머(prepolymer) 용액과 혼합하는 단계;i) mixing the bentonite nanoparticles with a gelatin prepolymer solution;
ii) 혼합한 용액에 대해 초음파 처리를 실시하는 단계;ii) performing sonication on the mixed solution;
iii) 광개시제를 혼합물에 첨가하는 단계; 및iii) adding a photoinitiator to the mixture; and
iv) 자외선 또는 가시광선에 의한 광경화를 실시하는 단계;iv) performing photocuring by ultraviolet or visible light;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 벤토나이트-하이드로겔 복합체의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a bentonite-hydrogel composite, characterized in that it comprises a.
이 때, 본 발명의 일 측면에 따라 제공되는, 상기 젤라틴 용액은,At this time, provided according to an aspect of the present invention, the gelatin solution,
i) 젤라틴을 인산염 완충 식염수(phosphate buffered saline; PBS) 에 첨가하는 단계;i) adding gelatin to phosphate buffered saline (PBS);
ii) 젤라틴이 완전히 용해될 때까지 교반을 실시하는 단계;ii) stirring until the gelatin is completely dissolved;
를 통해 제조될 수 있다.can be manufactured through
또한, 상기 제조방법에 따라 제조된 벤토나이트-하이드로겔 복합체는 위에서 기술한 바와 같이, 벤토나이트-하이드로겔 복합체 중 하이드로겔의 함량이 7 내지 15 %(w/v) 이고, 상기 벤토나이트의 함량이 0.05 내지 1 %(w/v) 일 수 있으며, 이에 따른 효과는, 앞서 설명한 바와 같다.In addition, in the bentonite-hydrogel composite prepared according to the manufacturing method, as described above, the content of the hydrogel in the bentonite-hydrogel composite is 7 to 15% (w/v), and the content of the bentonite is 0.05 to It may be 1% (w/v), and the effect thereof is the same as described above.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합재료 및 이의 제조 공정 등을 도면을 참조하여 설명한 것이다.Next, a nanocomposite material and a manufacturing process thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
- 실시예- Examples
1) GelMA 합성1) GelMA synthesis
제조 공정은, 돼지 껍질로부터 얻은 10 g의 젤라틴(Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA)을 플라스크 내 살균된 인산염 완충 식염수(phosphate buffered saline)(PBS, VWR, Monroeville, PA, USA)에 첨가하고 젤라틴이 완전히 용해될 때까지 50 ℃ 에서 마그네틱 교반을 실시함으로써 시작되는 7-day 공정이다. 8 mL 의 메타크릴산 무수화물(methacrylic anhydride)(100 mL)(Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA)을 젤라틴 용액에 첨가하였고, 합성을 위해 혼합물을 50 ℃ 에서 2 시간 동안 마그네틱 교반(240 rpm) 하에 남겨두었다. 다른 100 mL 의 살균 PBS 를 합성된 GelMA 에 첨가하여 최종 용액의 부피를 200 mL 로 만들었다. 다음 단계로 GelMA 를 투석막에 이동시키고, 밀봉된 투석막은 마그네틱 교반기(~500 rpm)로 교반시키면서 40 ℃ 에서 적어도 5일 동안 실행되었다. 물은 하루 두 번 교환되었다. 5일째, 200 mL 의 초순수(ultrapure water)를, GelMA 를 첨가하기에 앞서 빈 원뿔 플라스크에 첨가하였고, 용액은 15 분 동안 가열되고 40 ℃ 에서 밀봉되었다. 마지막 단계로 살균 진공(0.22 ㎛) Millipore 여과 컵(filtration cup)(Millipore Sigma, Burlington, MA, USA)을 사용한 용액을 여과하고, GelMA 를 팔콘(falcon) 튜브로 이동하여, 튜브가 동결될 때까지 80 ℃ 에서 적어도 이틀동안 저장하였다.In the manufacturing process, 10 g of gelatin obtained from pig skin (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) was added to sterile phosphate buffered saline (PBS, VWR, Monroeville, PA, USA) in a flask. It is a 7-day process that starts by performing magnetic stirring at 50 ° C until the gelatin is completely dissolved. 8 mL of methacrylic anhydride (100 mL) (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) was added to the gelatin solution, and the mixture was magnetically stirred (240) at 50 °C for 2 hours for synthesis. rpm). Another 100 mL of sterile PBS was added to the synthesized GelMA to make the
2) 벤토나이트-GelMA 하이드로겔 제조2) Bentonite-GelMA hydrogel preparation
Ca-Bent 및 Na-Bent 나노입자는 한국지질자원연구원으로부터 입수하였다. 본 실험에서 사용된 벤토나이트는 낮은 팽윤 벤토나이트로 분류되고 이의 성분은 1.67% 산화나트륨(Na2O), 5.57% 산화마그네슘(MgO), 17.09% 산화알루미늄(Al2O3), 57.12% 이산화규소(SiO2), 0.09% 오산화인(P2O5), 0.14% 산화칼륨(K2O), 1.66% 산화칼슘(CaO), 0.23% 산화티타늄(TiO2), 0.06% 산화망간(Ⅱ)(MnO), 3.83% 산화철(Fe2O3) 및 12.84% 강열 감량(loss on ignition(LOI))이다. 다양한 농도의 Na-Bent 및 Ca-Bent 나노입자를 GelMA 프레폴리머(prepolymer) 용액과 혼합하였다. 먼저, 0.05%, 0.1%, 및 0.2% 벤토나이트 나노입자를 2% GelMA 프레폴리머 용액에 각각 혼합하였다. 나노입자를 혼합물에 잘 분산시키고 나노입자의 응집 및 결집을 피하기 위하여, 프로브 소니캐이터(probe sonicator)(Q700, QSonica, CT, USA)를 30 분 동안 사용하였다. 이후, 0.5 % 광개시제(photoinitiator; PI)(2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone, Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) 및 5 % GelMA 를 혼합물에 첨가하였으며, 각각 0.05 %, 0.1 %, 0.2 % 벤토나이트를 갖는, 7 % GelMA 및 0.5 % PI 의 최종 용액(5 mL)을 만들었다.Ca-Bent and Na-Bent nanoparticles were obtained from Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources. The bentonite used in this experiment is classified as low swelling bentonite and its components are 1.67% sodium oxide (Na 2 O), 5.57% magnesium oxide (MgO), 17.09% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 57.12% silicon dioxide ( SiO 2 ), 0.09% phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), 0.14% potassium oxide (K 2 O), 1.66% calcium oxide (CaO), 0.23% titanium oxide (TiO 2 ), 0.06% manganese(II) oxide ( MnO), 3.83% iron oxide (Fe 2 O 3 ) and 12.84% loss on ignition (LOI). Various concentrations of Na-Bent and Ca-Bent nanoparticles were mixed with GelMA prepolymer solution. First, 0.05%, 0.1%, and 0.2% bentonite nanoparticles were mixed in 2% GelMA prepolymer solution, respectively. In order to disperse the nanoparticles well in the mixture and to avoid aggregation and aggregation of nanoparticles, a probe sonicator (Q700, QSonica, CT, USA) was used for 30 minutes. Then, 0.5% photoinitiator (PI) (2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone, Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) and 5% GelMA were added to the mixture, each A final solution (5 mL) of 7% GelMA and 0.5% PI, with 0.05%, 0.1% and 0.2% bentonite was made.
도 1 은 중합 및 비가역 가교 3D 셀 캡슐 하이드로겔을 형성하기 위한 자유 라디칼을 생산하는 광 개시제를 사용하여 GelMA 내의 벤토나이트 나노입자를 포함하는 구성도를 나타낸다.1 shows a schematic diagram comprising bentonite nanoparticles in GelMA using a photoinitiator that produces free radicals to polymerize and form irreversibly crosslinked 3D cell capsule hydrogels.
3) 기계적 특성 특성화(Mechanical property characterization)3) Mechanical property characterization
기계적 분석의 신뢰도를 향상시키고 표본의 다양성을 최소화하기 위해 접촉 기계적 시험 방법(contact mechanical testing method)을 사용하였다. 이 방법은 실린더형 프로브를 갖는 표본을 사용하고 Hertz 접촉 기계적 모델로 데이터를 분석한다. 액체 환경의 측정은 하기와 같은 이점이 있다: i) 재료의 젖은 상태가 배지에서의 실제 셀 배양 조건에 더 가까우며, ii) 재료의 수화율이 항상 일정하며, 수화율 때문에 재료의 하이드로겔 특성의 변화가 없다. 앞서 언급한 접촉 기계적 시험 방법의 장점으로, 기계적 시험 기계(Biomomentum Mach-1, QC, Montreal, Canada)에 부착할 수 있는, 평평한 표면을 갖는 맞춤 제작한 알루미늄 실린더형 프로브 단(end)이 도 2(A) 에 나타낸 바와 같이 개발되었다. PBS 내 표본으로 측정을 수행하였다. 표본의 10 포인트 이상에서 force-displacement 곡선 도 2(B) 가 측정되었다. 재료의 영 모듈러스(Young's modulus)를 계산하기 위하여 선형 회귀(linear regression)의 경사가 사용되었다. 하기 잘 알려진, 평평한 실린더형 프로브의 Hertz 접촉 기계 모델은 재료의 영 모듈러스를 계산하기 위해 사용되었다:A contact mechanical testing method was used to improve the reliability of the mechanical analysis and to minimize sample variability. This method uses a specimen with a cylindrical probe and analyzes the data with a Hertz contact mechanical model. Measurement of the liquid environment has the following advantages: i) the wet state of the material is closer to the actual cell culture conditions in the medium, ii) the hydration rate of the material is always constant, and the hydrogel properties of the material because of the hydration rate no change As an advantage of the aforementioned contact mechanical testing method, a custom-made aluminum cylindrical probe end with a flat surface that can be attached to a mechanical testing machine (Biomomentum Mach-1, QC, Montreal, Canada) is shown in Figure 2 It was developed as shown in (A). Measurements were performed with samples in PBS. The force-displacement curve Fig. 2(B) was measured at more than 10 points of the specimen. The slope of linear regression was used to calculate the Young's modulus of the material. The following well-known Hertz contact mechanical model of a flat cylindrical probe was used to calculate the Young's modulus of the material:
여기서, F 는 힘, E 는 영 모듈러스, a 는 프로브의 반경, d 는 변위(displacement), 및 v 는 포아송 비(Poisson's ratio)이고, 상기 포아송 비는, 하이드로겔에서는 0.5 에 해당한다. 각각의 측정에서, 계산을 위해 n ≒ 5 포인트로 고려하였다. 샘플의 최대 압축 힘을 계산하기 위해 데이터의 최대 로드(load)(kN)를 사용하였다. 다짐 시험(compaction test) 전에 각 샘플의 높이 및 반경을 측정하였다.Here, F is the force, E is the Young's modulus, a is the radius of the probe, d is the displacement, and v is the Poisson's ratio, and the Poisson's ratio corresponds to 0.5 in the hydrogel. For each measurement, n ≒ 5 points were considered for calculation. The maximum load of data (kN) was used to calculate the maximum compressive force of the sample. The height and radius of each sample were measured before the compaction test.
그 결과, 도 2(C) 에 나타낸 바와 같이, 0.05% Na-Bent 및 7% GelMA 나노복합재료 하이드로겔은 20.6 kPa 의 영 모듈러스 값을 나타내어 7% GelMA 의 영 모듈러스 값 10.2 kPa 보다 약 2배 높은 수치를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 0.1% 및 0.2% Na-Bent 는 각각 12.5 및 10.1kPa 를 나타내어 Na-Bent 의 함량이 증가할수록 GelMA 의 기계적 특성에 부정적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Ca-Bent 는 GelMA 의 기계적 특성에 큰 영향을 미치지 않는다는 점을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 2(C), the 0.05% Na-Bent and 7% GelMA nanocomposite hydrogels exhibited a Young's modulus value of 20.6 kPa, which was about twice higher than that of 7% GelMA, 10.2 kPa. It was confirmed that the numerical values were shown, and 0.1% and 0.2% Na-Bent showed 12.5 and 10.1 kPa, respectively, and it was confirmed that as the Na-Bent content increased, the mechanical properties of GelMA were negatively affected. In addition, it was found that Ca-Bent did not significantly affect the mechanical properties of GelMA.
4) 벌크 벤토나이트의 화학 처리4) Chemical treatment of bulk bentonite
알칼리 활성제를 사용하거나 사용하지 않고, 벤토나이트를 MgCl2 로 화학적으로 처리하는 방법이 조사되었다. 알칼리 활성화제는 Na2SiO3 및 NaOH(Fisher Scientific International, Haverhill, MA, USA)을 3:1 의 비율로 혼합한 혼합물이다. 이 비율은 이전 연구(Muhammad et al., 2018)에서 얻었다. 알칼리 활성화제용 혼합 용액은 실온에서 밤새 유지되었다. 알칼리 활성화제 없이 MgCl2 로 벤토나이트 샘플을 제조하기 위해, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 58 mL 의 물과 수동으로 혼합하기 전에 194 g 의 Ca-Bent 를 6 g 의 MgCl2 와 혼합하였다. MgCl2 및 알칼리 활성화제로 처리된 샘플은 194 g 의 벤토나이트, 4.2 mL 의 알칼리 활성화제 용액, 6 g 의 MgCl2, 및 53.8 mL 의 RO 수(RO water)을 혼합하여 제조되었다. 혼합물을 5분 동안 완전히 혼합하고 화학 반응을 위해 밤새 비닐 봉지에 보관하였다. 이후, 직경 50 ㎜ 및 20 ㎜ 을 갖는 실린더형 표본을 제조하기 위해, 비제한된 압축 힘 시험 장비(unconfined compression strength test equipment; UCS)(GDS instruments, United Kingdom)를 사용하여 샘플을 압축시켰다. 샘플의 수분 함량을 유지하기 위해 실린더형 샘플을 포장하고 3, 7, 10, 및 14 일 동안 경화시켰다.Chemical treatment of bentonite with MgCl 2 with or without alkali activator was investigated. The alkali activator is a mixture of Na 2 SiO 3 and NaOH (Fisher Scientific International, Haverhill, MA, USA) in a ratio of 3:1. This ratio was obtained from a previous study (Muhammad et al., 2018). The mixed solution for the alkali activator was kept at room temperature overnight. To prepare bentonite samples with MgCl 2 without alkali activator, as shown in FIG. 3 , 194 g of Ca-Bent was mixed with 6 g of MgCl 2 before manual mixing with 58 mL of water. A sample treated with MgCl 2 and alkali activator was prepared by mixing 194 g of bentonite, 4.2 mL of alkali activator solution, 6 g of MgCl 2 , and 53.8 mL of RO water. The mixture was thoroughly mixed for 5 minutes and stored in a plastic bag overnight for chemical reaction. The samples were then compressed using unconfined compression strength test equipment (UCS) (GDS instruments, United Kingdom) to prepare cylindrical specimens with diameters of 50 mm and 20 mm. Cylindrical samples were packaged to maintain the moisture content of the samples and cured for 3, 7, 10, and 14 days.
한편, Ca-Bent 를 MgO 와 Na2CO3(Fisher Scientific International, Haverhill, MA, USA)로 처리하여 벤토나이트의 점도 및 겔화 특성을 증가시키는 또 다른 벤토나이트 처리 방법이 조사되었다. MgO 분말을 Na2CO3 분말과 혼합하고 20 mL 의 RO 수에 용해하였으며, 이후 혼합물을 193 g 의 Ca-Bent 및 35 mL 의 RO 수에 첨가하였다. 실린더형 샘플은 위에서 언급한 것과 동일한 방법을 사용하여 제조되며 샘플을 포장하고 경화를 위해 실온에서 보관하였다.Meanwhile, another bentonite treatment method of increasing the viscosity and gelling properties of bentonite by treating Ca-Bent with MgO and Na 2 CO 3 (Fisher Scientific International, Haverhill, MA, USA) was investigated. MgO powder was mixed with Na 2 CO 3 powder and dissolved in 20 mL of RO water, then the mixture was added to 193 g of Ca-Bent and 35 mL of RO water. Cylindrical samples were prepared using the same method as mentioned above and the samples were packaged and stored at room temperature for curing.
5) 벤토나이트 나노입자 제조5) Preparation of bentonite nanoparticles
화학적 처리로 인해 벤토나이트가 응집되기 때문에, 화학적 처리를 통해 벤토나이트 나노입자를 제조하기 위해서는 추가적인 공정이 필요하다. 이 공정을 통해, 1 % 의 MgO 및 Na2CO3 로 처리된 Ca-Bent 를 가공하여 500 ㎚ 범위의 나노입자를 제조하였다(Sarkar et al., 2017). 도 4 에 나타낸 바와 같이, 나노입자의 합성 공정은 지르코늄 볼을 이용한 벤토나이트의 습식 분쇄(wet pulverizing)에서 시작된다. 이 단계에서, 벤토나이트의 팽윤을 방지하기 위해, 7 g 의 벤토나이트를 이소프로판올 알코올(IPA)과 함께 2 ㎜ 지르코늄 볼로 30 분 동안 분쇄하였다. 분쇄된 벤토나이트를 1.8 ㎛ 메쉬로 체질하여 지르코늄 볼을 제거하였다. 두번째 단계는 0.1 ㎜ 지르코늄 볼을 1 시간 동안 사용하여 벤토나이트를 더 작은 입자로 바꾸는 방식으로 수행되었다. 이후, 10 g 의 분쇄된 벤토나이트를 950 mL 에 용해시키고 와류 믹서(vortex mixer)를 사용하여 10 분 동안 혼합하였다. 그런 다음 프로브 직경이 15 ㎜ 인 프로프 초음파를 사용하여 용액을 초음파 처리하였다. 초음파 처리된 벤토나이트 샘플을 4000 rpm 에서 30 분 동안 원심 분리하여 벤토나이트 입자의 상청액(supernatant)를 얻었다(Sarkar et al., 2017). 수집된 상층액을 0.2 ㎛ 진공 필터를 사용하여 추가로 여과하여 벤토나이트 나노입자를 얻은 다음, 과량의(excessive) 물이 완전히 기화될 때까지 100 ℃ 의 핫플레이트 상에서 건조시켰다. 이후, 벤토나이트 샘플을 오븐에 넣어 105 ℃ 에서 밤새 완전히 건조시키고 건조 분쇄 단계를 위해 모든 잔여 수분을 제거한다. 마지막 단계는 2 ㎜ 지르코늄 볼을 사용하여 30 분 동안 벤토나이트를 건조 분쇄하여 응집된 벤토나이트 나노입자를 추가로 분해하는 것이다. 마지막으로, 입자의 크기를 확인하기 위하여, Zetasizer Nano ZS(ZEN 3600 from Malvern)를 사용하여 벤토나이트 나노입자를 측정하였다. Zetasizer 는 2% GelMA 용액에서, 벤토나이트 나노입자의 응집을 방지하고 GelMA 사슬 내부의 벤토나이트 분산을 증가시키는데 화학적 처리로 분쇄된 벤토나이트 나노입자의 크기를 측정하는데 사용되었다. 2 % GelMA 프레폴리머 용액에서 벤토나이트 나노입자의 30 분간의 초음파 처리는 나노입자의 균일한 분포를 유지하는데 사용되는 최적화된 조건이었다.Since bentonite is agglomerated due to chemical treatment, an additional process is required to prepare bentonite nanoparticles through chemical treatment. Through this process, nanoparticles in the 500 nm range were prepared by processing Ca-Bent treated with 1% MgO and Na 2 CO 3 (Sarkar et al., 2017). As shown in FIG. 4 , the nanoparticle synthesis process starts with wet pulverizing of bentonite using zirconium balls. In this step, in order to prevent swelling of the bentonite, 7 g of bentonite was ground with isopropanol alcohol (IPA) with 2 mm zirconium balls for 30 minutes. The pulverized bentonite was sieved with a 1.8 μm mesh to remove zirconium balls. The second step was carried out by using 0.1 mm zirconium balls for 1 hour to convert the bentonite into smaller particles. Then, 10 g of crushed bentonite was dissolved in 950 mL and mixed for 10 minutes using a vortex mixer. The solution was then sonicated using a probe ultrasound with a probe diameter of 15 mm. The sonicated bentonite sample was centrifuged at 4000 rpm for 30 minutes to obtain a supernatant of bentonite particles (Sarkar et al., 2017). The collected supernatant was further filtered using a 0.2 μm vacuum filter to obtain bentonite nanoparticles, and then dried on a hot plate at 100° C. until the excess water was completely evaporated. Then, the bentonite sample is placed in an oven to dry completely overnight at 105° C. and all residual moisture is removed for a dry grinding step. The final step is to further decompose the agglomerated bentonite nanoparticles by dry grinding the bentonite for 30 minutes using a 2 mm zirconium ball. Finally, in order to confirm the size of the particles, the bentonite nanoparticles were measured using a Zetasizer Nano ZS (ZEN 3600 from Malvern). Zetasizer was used to measure the size of bentonite nanoparticles pulverized by chemical treatment to prevent agglomeration of bentonite nanoparticles and increase bentonite dispersion in GelMA chains in 2% GelMA solution. Sonication of bentonite nanoparticles in 2% GelMA prepolymer solution for 30 min was the optimal condition used to maintain a uniform distribution of nanoparticles.
6) 나노복합재료 하이드로겔의 구조적 특성6) Structural properties of nanocomposite hydrogels
전계 방출 주사 전자 현미경(field emission scanning electron microscope; FESEM)을 사용하여 미세구조 분석을 얻었고 10 ㎚ 의 백금-팔라듐(Pt-Pd) 합금을 가교된 하이드로겔에 스퍼터링 하였다. 사용된 기기는 (TESCAN, BRNO, Czechia) MIRA3 XMU FESEM, Aztec X-max EDS system(Oxford Instruments, Abingdon, UK) 이다. 에너지 분산형 X선 분광기(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)를 사용하여 조성물의 원소 분석을 얻었다. (Shimadzu, Kyoto, Japan) IR Prestige-21 장치의 퓨리에 변환 적외선 분광법을 사용하여 벤토나이트-GelMA 샘플의 작용기를 평가하고 나노복합재료에서의 수소 결합 및 실리콘-산소 결합의 진동을 연구하였다. 스펙트럼은 500-4000 ㎝-1 범위에서 기록되었다. 그 결과를 도 6 에 나타내었다.Microstructure analysis was obtained using a field emission scanning electron microscope (FESEM), and a 10 nm platinum-palladium (Pt-Pd) alloy was sputtered onto the cross-linked hydrogel. The instrument used was (TESCAN, BRNO, Czechia) MIRA3 XMU FESEM, Aztec X-max EDS system (Oxford Instruments, Abingdon, UK). Elemental analysis of the composition was obtained using energy-dispersive X-ray spectroscopy. (Shimadzu, Kyoto, Japan) Fourier transform infrared spectroscopy of the IR Prestige-21 device was used to evaluate the functional groups of bentonite-GelMA samples and to study the oscillations of hydrogen bonds and silicon-oxygen bonds in nanocomposites. Spectra were recorded in the range of 500-4000 cm -1 . The results are shown in FIG. 6 .
7) 벤토나이트-GelMA 하이드로겔의 In vitro 생체적합성(cytocompatibility) 연구7) In vitro cytocompatibility study of bentonite-GelMA hydrogel
벤토나이트-GelMA 의 생체적합성은, 벤토나이트-GelMA 하이드로겔에서, 스위스 알비노 마우스 배아 조직에서 분리된 셀 라인(cell line)인 NIH 3 T3 섬유아세포를 캡슐화 함으로써, 테스트하였다. 세포를 트립신 처리하고 벤토나이트-GelMA 프레폴리머에 재 현탁하며 UV 광을 60 초 동안 사용하여 가교시켰다. 7 % GelMA 프레폴리머 용액에 분산된 다양한 농도의 Ca-Bent(0.05 %, 0.1 %, 0.2 % w/v)를 2.5×106 cells/mL 섬유아세포에 혼합하였다. 120 ㎕ cell-벤토나이트-GelMA 프레폴리머의 물방울(droplet)을 페트리 디쉬(petri dish)에서 가교시키고, 10 % 소 태아 혈청 세럼(FBS) 및 1 % 페니실린-스트렙토마이신으로 보충된 둘베코 개량형 이글 배지(Dulbecco's modified eagle medium(DMEM))에서 배양된, 세포가 함유된 하이드로겔을 37 ℃ 및 5 % CO2 에서 5 일 동안 배양하였다.The biocompatibility of bentonite-GelMA was tested by encapsulating
세포가 함유된 하이드로 겔의 특성화는 칼세인-AM/에티듐 호모다이머와 함께 표준 생/사 세포 생존력 분석(Biotium, Fermont, CA, USA)을 사용하여 수행되었다. 분석을 준비하기 위해, 5 mL 의 살균된 PBS 를 0.04 % 칼세인 AM 및 2 % 에티듐 호모다이머와 혼합하였다. 세포가 함유된 샘플을 PBS 로 두번 세척하였고, 어두운 조건에서 20분 동안 37 ℃ 에서 분석 용액으로 염색(stained)하였다. 도립 형광 현미경(Axio Observer 7, Carl Zeiss Canada Ltd., North York, ON, Canada)를 사용하여 살아있는 세포와 죽은 세포를 이미징하고, ImageJ 소프트웨어(NIH, Bethesda, MD, USA)를 사용하여 살아있는 세포의 수를 계산하였다.Characterization of cell-containing hydrogels was performed using a standard live/dead cell viability assay (Biotium, Fermont, CA, USA) with calcein-AM/ethidium homodimer. To prepare the assay, 5 mL of sterile PBS was mixed with 0.04% calcein AM and 2% ethidium homodimer. Samples containing cells were washed twice with PBS and stained with an assay solution at 37° C. for 20 minutes under dark conditions. Live and dead cells were imaged using an inverted fluorescence microscope (
도 10 및 도 11 에 나타낸 바와 같이, 벤토나이트의 각각의 다른 농도에서 cell viability 가 모두 90% 를 넘는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 벤토나이트-GelMA 나노복합재료가 세포가 자라는데 적합한 환경을 제공한다는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 10 and 11 , it was confirmed that the cell viability exceeded 90% at each different concentration of bentonite, and from this, it can be seen that the bentonite-GelMA nanocomposite provides an environment suitable for cell growth. have.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (7)
상기 하이드로겔의 함량은 7 내지 15 %(w/v)이고,
상기 벤토나이트의 함량이 0.05 내지 1 %(w/v)이며,
상기 벤토나이트는 Na 벤토나이트 또는 Ca 벤토나이트인 벤토나이트-하이드로겔 복합체.
It is formed by combining hydrogel and bentonite,
The content of the hydrogel is 7 to 15% (w / v),
The content of the bentonite is 0.05 to 1% (w / v),
The bentonite is Na bentonite or Ca bentonite bentonite-hydrogel composite.
i) 벤토나이트 나노입자를 젤라틴 프레폴리머(prepolymer) 용액과 혼합하는 단계;
ii) 혼합한 용액에 대해 초음파 처리를 실시하는 단계;
iii) 광개시제를 혼합물에 첨가하는 단계; 및
iv) 자외선 또는 가시광선에 의한 광경화를 실시하는 단계;
를 포함하며,
상기 하이드로겔의 함량은 7 내지 15 %(w/v)이고,
상기 벤토나이트의 함량이 0.05 내지 1 %(w/v)이며,
상기 벤토나이트는 Na 벤토나이트 또는 Ca 벤토나이트인 것을 특징으로 하는, 벤토나이트-하이드로겔 복합체의 제조방법.
In the method for preparing a bentonite-hydrogel composite,
i) mixing the bentonite nanoparticles with a gelatin prepolymer solution;
ii) performing sonication on the mixed solution;
iii) adding a photoinitiator to the mixture; and
iv) performing photocuring by ultraviolet or visible light;
includes,
The content of the hydrogel is 7 to 15% (w / v),
The content of the bentonite is 0.05 to 1% (w / v),
The bentonite is Na bentonite or Ca bentonite, characterized in that, bentonite-a method of producing a hydrogel composite.
상기 젤라틴 프레폴리머 용액은,
i) 젤라틴을 인산염 완충 식염수(phosphate buffered saline; PBS) 에 첨가하는 단계;
ii) 젤라틴이 완전히 용해될 때까지 교반을 실시하는 단계;
를 통해 제조되는 것인, 벤토나이트-하이드로겔 복합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The gelatin prepolymer solution,
i) adding gelatin to phosphate buffered saline (PBS);
ii) stirring until the gelatin is completely dissolved;
Which will be prepared through, bentonite-method of producing a hydrogel composite.
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