KR20090106788A - Polyelectrolyte multilayer, biosensor and method of the same - Google Patents

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KR20090106788A
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김영건
서주용
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Abstract

PURPOSE: A biosensor is provided to easily control distance between patterns and induce cell-cell talk between the cells bound to the surface. CONSTITUTION: A biosensor comprises a substrate, multilayered film, pattern layer, and cell fixation layer. The multilayered film is formed to have anionic polymer electrolyte layer on the substrate. The pattern layer is placed on the upper layer of the multilayered film and contains cationic polymer electrolyte having amine group. The cell fixation layer contains a material for biomass fixation.

Description

고분자 전해질 다층막, 생체감응장치 및 그 제조방법{POLYELECTROLYTE MULTILAYER, BIOSENSOR AND METHOD OF THE SAME}Polymer Electrolyte Multilayer Membrane, Biosensing Device and Manufacturing Method Thereof {POLYELECTROLYTE MULTILAYER, BIOSENSOR AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 고분자 전해질 다층막, 생체감응장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer electrolyte multilayer membrane, a biosensing device and a method of manufacturing the same.

휴대용 바이오센서(portable biosensor)에 관한 연구는 생물학적 미세소자의 한 분야로, 이는 환자가 통상 거쳐야하는 의료기관에서의 복잡하고 장시간이 소요되는 측정과정을 단축된 시간에 간편한 방법으로 자가 진단할 수 있게 하여, 의학적 진단의 조기화와 정확성을 높이도록 하는 것을 목표로 제안되는 연구이다.The study of portable biosensors is a field of biological microdevices, which enables the patient to self-diagnose complex and long-term measurement processes in a short time in a convenient way in a medical institution that a patient usually needs to go through. This study is proposed to aim at improving the early and accurate medical diagnosis.

바이오센서는 응용분야에 따라, 다양한 종류가 있으나, 최근까지 주로 보고된 것은 글루코우즈(당)을 측정하는 당도계처럼 효소작용 등 일종의 촉매반응에 의한 부산물을 감지하기 위한 장치 또는 생체적 활성물질을 붙잡아내어(capture-based) 감지하는 장치로 나눌 수 있으며, 최근에는 세포(cell)나 세포조직(tissue)을 감지물질(sensory material)로 사용하는 세포계 바이오센서(cell-based biosensor)가 새롭게 제안되고 있다.There are various types of biosensors depending on the application field, but until recently, mainly reported devices such as a glucose meter for measuring glucose (sugar) to capture by-products or biologically active substances for detecting by-products of a kind of catalytic reaction such as enzymatic action Cell-based biosensors that can be divided into capture-based sensing devices and that use cells or tissues as sensory materials have recently been proposed. .

세포계 바이오센서는 세포를 이용한 바이오센서로, 기존에 개발된 바이오한 센서들에 비하여 월등한 감도(sensitivity)를 가진다는 장점이 있고, 세포내에 가지고 있는 수용체(receptor)나 이온 채널(ion-channel), 효소 등 감지에 사용될 물질들이 생체학적인 상태로 유지가 되며, 독성테스트 등과 관련하여 동물실험 대용으로 사용될 수 있다는 장점이 있다. 상기한 바이오센서와 관련하여, 한 개의 자극유발분자를 감지할 수 있는 단일 신경세포(neuron), 단일 항원 펩타이드에 의해 작용할 수 있는 면역세포(T cell), 다양한 종류의 환경 독성시료에 민감학게 작용할 수 있는 간세포를 이용한 바이오센서 등이 제안되어 왔다. 그러나, 현재는 상기 세포계 바이오센서에 대한 연구는 아직 제한적인 면이 있다.Cell-based biosensors are cell-based biosensors that have superior sensitivity to previously developed biosensors, and have a receptor or ion-channel in the cell. Materials to be used for detection, such as enzymes are kept in a biological state, and there is an advantage that can be used as a substitute for animal testing in connection with toxicity tests. In relation to the biosensor described above, a single neuron capable of detecting a single stimulatory molecule, an immune cell capable of acting by a single antigenic peptide, and a cell that is sensitive to various types of environmental toxic samples may be sensitive. Biosensors using hepatocytes have been proposed. However, at present, research on the cell-based biosensors is still limited.

상기 세포계 바이오센서는 일반적으로 두 가지 변환기(transducer)로 구성된다. 보다 구체적으로, 생체활성물질의 존재를 감지하여 세포적 신호로 전환하는 일차적(primary) 변환기인 세포와 상기 세포적 신호를 감지하고 처리하여 분석이 가능한 전기적 또는 광학적 신호로 내보내는 이차적(secondary) 변환기로 구성된다. 상기 일차적 변환기는 박테리아나 이스트 같은 미생물세포가 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 의약 스크리닝이나 독성물질감지 또는 진단용으로써 의학적으로 인간에게 보다 의미있는 정보를 줄 수 있는 포유동물세포가 관심을 받고 있다. 또한, 상기 이차적 변환기는 다른 종류의 바이오센서들처럼 마이크로전극, 압전기적 감지(piezoelectric detection)장치 및 형광(fluorescence)이나 발광(luminescence)물질을 이용할 수 있다.The cell based biosensor generally consists of two transducers. More specifically, the cell is a primary converter that detects the presence of a bioactive material and converts it into a cellular signal, and a secondary converter that detects and processes the cellular signal and sends it out as an electrical or optical signal that can be analyzed. It is composed. The primary transducer has been mainly used microbial cells such as bacteria or yeast, and recently, mammalian cells that can give medically more meaningful information for medical screening, toxic material detection or diagnostics has been of interest. In addition, the secondary converter may use a microelectrode, a piezoelectric detection device, and a fluorescence or luminescence material like other types of biosensors.

상기 세포계 바이오센서의 경우, 다양한 이차적 변환기를 감지기(detector)로 사용할 수 있으나, 일차적 신호를 공급하는 일차적 변환기는 어떤 경우든 세포 여야 하므로, 세포계 바이오센서 구축을 위해서는 세포자체를 적절하게 배열(cell array)하는 기술이 필수적으로 요구된다.In the case of the cell-based biosensors, various secondary transducers may be used as detectors, but since the primary transducers supplying the primary signal should be cells in any case, the cell itself may be appropriately arranged (cell array) to construct the cell-based biosensors. Technology is essential.

세포 배열(cell array) 기술은 크게 flat array 방법과 suspension array 방법으로 구분된다. 상기 flat array 방법은 DNA chip 등과 같이 반도체 소자기술에서 도입된 것으로, 세포자체를 입자처럼 표면에 배열하는 세포 칩(cell chip) 등에 사용되는 기술이다. 또한, 상기 suspension array 방법은 마이크로 입자에 부착하여 액상채널 안에서 부유한 상태로 신호를 감지할 수 있도록 일정 부피안의 세포의 수, 즉 밀도를 계측하는 flow cytometry 등에 사용되는 기술이다. 세포계 바이오센서의 제작에는 현재로서는 전기적 신호를 변환기의 기반으로 하는 기술이 보다 집약적으로 연구되고 있으므로, flat array 방법이 주로 사용되고 있는 실정이다.Cell array technology is largely divided into flat array method and suspension array method. The flat array method is introduced in a semiconductor device technology, such as a DNA chip, and is used in a cell chip or the like that arranges the cells themselves on the surface as particles. In addition, the suspension array method is a technique used for flow cytometry for measuring the number of cells in a certain volume, ie density, so as to attach to the microparticles and detect a signal in a suspended state in a liquid channel. In the manufacture of cell-based biosensors, technology based on electrical signals is currently being researched more intensively, and thus, the flat array method is mainly used.

어떠한 방법에 의한 세포 배열 기술이든 세포가 표면과 가지는 상호작용을 고도로 조절하는 기술이 관건이다. 이는 세포의 생물학적 반응의 대부분이 절대적으로 표면의 영향을 받기 때문이다. 구체적으로, 세포의 흡착(attachment), 증식(proliferation), 이동(migration), 분화(differentiation), 그리고 사멸(apoptosis, programed death)까지도 표면 성질의 영향을 받는 것으로 보고되어 있으므로, 세포가 접하는 표면의 성질을 조절하는 기술은 세포의 기능을 조절하는 기술로 연계될 수 있기 때문이다.The key to any cell alignment technique is to control the cell's interaction with the surface. This is because most of the cell's biological responses are absolutely surface affected. Specifically, cell attachment, proliferation, migration, differentiation, and even apoptosis have been reported to be affected by surface properties. This is because technology that regulates properties can be linked to technology that regulates the function of cells.

이와 관련하여, 기존의 연구가 극복해야 하는 제한점들이 몇 가지 있다.In this regard, there are some limitations that existing research must overcome.

첫째로, 세포는 살아있는 유기체이므로, 생명유지를 위해 호흡을 해야 하고 영양 섭취를 필요로 하며 오염, 감염으로부터 보호받아야하므로, 세포가 자랄 수 있는 생체적 환경을 공급하는 표면을 구축하여야 한다. 이와 관련하여, 기존의 연구는 세포의 흡착성만을 고려함으로써 오히려 세포의 과다한 흡착을 유도하여 정상적인 세포증식이 아닌 거대세포를 형성하도록 하거나 과민면역반응(overwhelm immune response)이 발생하는 한계가 있다. 이러한 거대세포의 형성 또는 과민면역반응은 장치의 기능마비뿐만 아니라 생체 임플란트의 경우 환자의 생명까지 위협하게 될 만큼 치명적일 수 있다는 문제점이 있다.First, because cells are living organisms, they must breathe for life, require nutrition, and be protected from contamination and infection, so they must build a surface that provides a biological environment in which cells can grow. In this regard, the existing studies only consider the adsorption of cells, but rather induce excessive adsorption of cells to form giant cells rather than normal cell proliferation, or there is a limit to overwhelm immune response. Formation or hyperimmune reaction of such giant cells may be fatal enough to threaten the life of the patient in the case of a living implant as well as paralysis of the device.

둘째로, 휴대용 바이오센서와 관련하여, 휴대성을 확보하기 위한 이차전 변환기의 소자 소형화와 관련된 최근의 연구경향은 미세유체시스템(microfluidic system)의 구축과 밀접한 관련이 있다. 최근에는 미세채널(micro channel) 방식을 이용한 미세유체소자를 기본으로 하거나, 구체적으로 PDMS(polydimethylsiloxane)로 세포들을 담고 있는 chamber 부분을 만든 후 전자 기판에 부착을 시키는 방법을 사용하여 배양 chamber의 크기를 줄일 수 있는 휴대 가능한 세포계 바이오센서에 관한 연구가 보고되었다. 그러나 미세채널(micro channel)의 구조를 설계하고 제작하는 가공기술만으로는 생물학적 활성에 관여하는 바이오센서의 기능을 제대로 구현할 수는 없다는 문제점이 있다. 습윤성이나 표면전하, 화학적 친화력, 온도나 압력에 대한 반응 등과 같이 미세채널(micro channel)의 내면이나 내부 구성 요소들이 가지는 화학적, 구조적 특성 등이 유체의 흐름과 분석인자의 분리, 분석 기능 등을 좌우하기 때문이다.Secondly, with regard to portable biosensors, recent research trends regarding the miniaturization of elements of secondary converters to ensure portability are closely related to the construction of microfluidic systems. Recently, the size of the cultivation chamber is based on a microfluidic device using a microchannel method, or specifically, a chamber part containing cells is made of PDMS (polydimethylsiloxane) and then attached to an electronic substrate. A study on portable cell-based biosensors that can be reduced has been reported. However, there is a problem that only the processing technology for designing and fabricating the structure of the microchannel may not properly implement the functions of the biosensors involved in biological activity. The chemical and structural properties of the internal and internal components of the microchannel, such as wettability, surface charge, chemical affinity, and response to temperature or pressure, influence fluid flow, separation of analytes, and analytical functions. Because.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 세포나 세포의 흡착을 돕는 단백질의 흡착이 무조건적으로 잘되는 것이 아니라 오히려 이러한 흡착이 통제되는 기본물질 의 개발이 필요하고, 이를 바탕물질로 하여 그 위에 선택적 흡착반응을 일으킬 수 있는 재료의 재배치가 가능하도록 하는 기술의 개발이 요구된다. 또한, 단량체(monomer)의 화학적 구조를 조절하거나 서로 다른 단량체 간의 공중합 등에 의하여 화학적, 기계적, 기하학적 특성 등을 자유롭게 구현하기에 적합한 재료의 개발이 요구된다.In order to solve this problem, the adsorption of cells or proteins that help the adsorption of cells is not unconditionally good, but rather, the development of a base material to control such adsorption is required, and as a base material, a selective adsorption reaction can be generated thereon. There is a need for the development of techniques to enable the relocation of materials present. In addition, it is required to develop a material suitable for freely implementing chemical, mechanical, and geometrical characteristics by controlling the chemical structure of a monomer or copolymerizing different monomers.

상기와 같은 요구에 부응하기 위하여, 본 발명은 생체친화력이 뛰어나고, 선택적 흡착반응이 가능한 고분자 전해질 다층막, 상기 다층막을 포함하는 생체감응장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to meet the above requirements, an object of the present invention is to provide a polymer electrolyte multilayer membrane having excellent biocompatibility and capable of selective adsorption reaction, a biosensing device including the multilayer membrane, and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하고, 상기 교대 적층구조의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막을 제공한다. 상기 음이온성 고분자 전해질층은 바람직하게는 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있고, 상기 양이온성 고분자 전해질층은 바람직하게는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention includes an alternating layered structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer, wherein any one or both layers of the outermost layer of the alternating layered structure is an anionic polymer electrolyte layer A multilayer film is provided. The anionic polymer electrolyte layer may be preferably any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid, the cationic polymer electrolyte layer is preferably a group consisting of poly allylamine hydrochloride and poly acrylamide It may be made of any one selected from.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판; 최외각층의 음이온성 고분자 전해질층이 최상층으로 되게 상기 기판 위에 형성된 상기 다층막; 상기 다층막의 최상층 위에 배치되고, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층; 및 상기 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 세포고정용 생체물질을 포함하는 세포고정층을 포함하는 생체감응장치를 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object; The multilayer film formed on the substrate such that the anionic polymer electrolyte layer of the outermost layer becomes the uppermost layer; A pattern layer disposed on an uppermost layer of the multilayer film and including a cationic polymer electrolyte having an amine group; And it provides a biosensing device comprising a cell fixing layer comprising a cell-fixing biomaterial coupled to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 음이온성 고분자 전해질층이 최상층이 되도록, 기판 위에 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질 층을 교대로 적층하여 상기 다층막을 형성하는 단계; 상기 다층막의 최상층에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴층의 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질과 세포고정용 생체물질을 결합시켜 세포고정층을 형성하는 단계를 포함하는 생체감응장치 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, the anionic polymer electrolyte layer so that the anionic polymer electrolyte layer is the uppermost layer, by alternately laminating an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer on the substrate to form the multilayer film; Forming a patterned layer by patterning the inkjet printing method using an ink including a cationic polymer electrolyte having an amine group on an uppermost layer of the multilayer film; And it provides a biosensing device manufacturing method comprising the step of combining the cationic polymer electrolyte having an amine group of the patterned layer and the cell-fixing biomaterial to form a cell fixing layer.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 음이온성 고분자 전해질층과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하고, 상기 교대 적층구조의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막을 형성하는 단계; 및 상기 다층막의 음이온성 고분자 전해질층인 최외각층 중 어느 한 층 위에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하는 단계를 포함하는 패터닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, an anionic polymer electrolyte layer made of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid and a cation consisting of any one selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride and poly acrylamide Forming a multilayer film comprising an alternating stack structure of the polymer electrolyte layer, wherein one or both layers of the outermost layer of the alternating stack structure are anionic polymer electrolyte layers; And patterning by inkjet printing using an ink including a cationic polymer electrolyte having an amine group on any one of the outermost layers of the anionic polymer electrolyte layer of the multilayer film.

본 발명자들은 면역성 및 독성의 면에서도 가장 안전하고, 항균성 및 항박테리아성을 확보할 수 있는 히알루론산이나 폴리아크릴 산과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 또는 폴리 아크릴아미드를 이용하여 layer-by-layer(LBL) 증착기술로 다층막을 제조하고, 상기 다층막으로 코팅된 기판 위에, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크로 잉크젯 프린팅법을 이용하여 패터닝을 수행한 경우, 세포 생장에 적합하고 흡습성이 우수하며, 세포의 비선택적인 흡착을 통제할 수 있고, 응용 조건에 따라 조절된 거리 및 형태로 표면에 나노단위의 세포 배열이 용이하게 조절할 수 있다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention are layer-by-layer (LBL) deposition using hyaluronic acid, polyacrylic acid, polyallylamine hydrochloride, or polyacrylamide, which is safest in terms of immunity and toxicity, and which can secure antimicrobial and antibacterial properties. When a multi-layered film was prepared by the technique, and patterned by inkjet printing with an ink containing a cationic polymer electrolyte having an amine group on the substrate coated with the multi-layered film, it is suitable for cell growth and has excellent hygroscopicity. The present invention was completed by confirming that non-selective adsorption of the nanoparticles on the surface can be easily controlled in a controlled distance and form according to application conditions.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 있어서, 고분자 전해질은 용매에 녹아 해리할 수 있는 고분자를 의미하며, 상기 고분자 전해질에는 양이온성 고분자 전해질과 음이온성 고분자 전해질이 포함될 수 있다.In the present invention, the polymer electrolyte refers to a polymer capable of dissociating in a solvent, and the polymer electrolyte may include a cationic polymer electrolyte and an anionic polymer electrolyte.

상기 양이온성 고분자 전해질은 수용액상태에서 고분자사슬의 화학적 작용기가 음이온을 잃거나 수소이온을 얻어서 양전하를 띌 수 있는 고분자 전해질을 의미할 수 있고, 주위환경의 산도 또는 염기도의 영향을 받아 이온화의 정도가 다양하게 나타나는 약전해질 양이온성 고분자 뿐만 아니라, 중성 수용성 고분자 중 일반적인 물의 pH 범위에서는 이온화가 잘 되지 않고, 주변의 산도가 매우 높아진 경우에 양전하를 띠는 폴리아크릴 아미드와 같은 중성 수용성고분자도 포함된다.The cationic polymer electrolyte may mean a polymer electrolyte in which the chemical functional group of the polymer chain loses an anion or obtains hydrogen ions in an aqueous solution, and thus may be positively charged. The degree of ionization may be affected by the acidity or basicity of the surrounding environment. In addition to the various weakly electrolytic cationic polymers, neutral water-soluble polymers include neutral water-soluble polymers such as polyacrylamide, which are not ionized well in the general pH range of water and have a positive charge when the acidity of the surroundings is very high.

상기 음이온성 고분자 전해질은 고분자사슬의 화학적 작용기가 양이온을 잃거나 수소이온을 잃어서 음전하를 띌 수 있는 고분자 전해질을 의미할 수 있고, 주위환경의 산도 또는 염기도의 영향을 받아 이온화의 정도가 다양하게 나타나는 약전해질 음이온성 고분자가 포함된다.The anionic polymer electrolyte may mean a polymer electrolyte in which a polymer functional group of the polymer chain loses a cation or loses hydrogen ions, and thus may be negatively charged. The degree of ionization may vary depending on the acidity or basicity of the surrounding environment. Weak electrolyte anionic polymers are included.

본 발명에 있어서, 1bilayer는 종류가 상이한 두 고분자 전해질층 각 1층이 적층된 다층막을 의미한다.In the present invention, 1 bilayer means a multilayer film in which one layer of each of two polymer electrolyte layers having different kinds is stacked.

본 발명의 한 측면에 있어서, 본 발명은 다층막에 관한 것이다.In one aspect of the invention, the invention relates to a multilayer film.

상기 다층막은 고분자 전해질 다층막일 수 있고, 보다 상세하게는 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하고, 상기 교대 적층구조의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막인 것일 수 있다.The multilayer film may be a polymer electrolyte multilayer film, and more specifically, an alternating stack structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer, wherein one or both layers of the outermost layer of the alternating stack structure are anionic It may be a multilayer film which is a polymer electrolyte layer.

상기 음이온성 고분자 전해질층은 바람직하게는 히알루론산(hyaluronic acid, HA) 및 폴리아크릴 산(poly acrylacid, PAA)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있고, 상기 양이온성 고분자 전해질층은 바람직하게는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드(poly(allylamine hydrochloride), PAH) 및 폴리 아크릴아미드(poly acrylamide, PAAm)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.The anionic polymer electrolyte layer may be preferably made of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid (HA) and polyacrylic acid (PAC), and the cationic polymer electrolyte layer is preferably It may be made of any one selected from the group consisting of poly allylamine hydrochloride (poly (allylamine hydrochloride), PAH) and poly acrylamide (PAAm).

상기 다층막은 양이온성 고분자 전해질층과 음이온성 고분자 전해질층이 각 1층 이상인 다층막일 수 있다. 일 예로, 상기 다층막은 1bilayer이거나 그 이상일 수 있으며, 각각 2층 이상일 수 있다.The multilayer membrane may be a multilayer membrane in which a cationic polymer electrolyte layer and an anionic polymer electrolyte layer are each one or more layers. For example, the multilayer film may be 1 bilayer or more, and may be two or more layers, respectively.

또한, 상기 양이온성 고분자 전해질층 또는 음이온성 고분자 전해질층이 2이상인 경우에는, 상기 전해질층은 각각 동일한 고분자 전해질층 또는 상이한 고분자 전해질층이 적층될 수 있다. 구체적으로 음이온성 고분자 전해질층이 2층 이상인 경우, 특정 음이온성 고분자 전해질 층이 양이온성 고분자 전해질 층과 교대로 적층되거나, 종류가 상이한 음이온성 고분자 전해질 층이 양이온성 고분자 전해질 층과 교대로 적층될 수 있다. 양이온성 고분자 전해질층의 경우에도 상기와 같을 수 있다.In addition, when the cationic polymer electrolyte layer or the anionic polymer electrolyte layer is two or more, the electrolyte layer may be laminated with the same polymer electrolyte layer or different polymer electrolyte layers, respectively. Specifically, when the anionic polymer electrolyte layer is two or more layers, specific anionic polymer electrolyte layers may be alternately stacked with the cationic polymer electrolyte layer, or different types of anionic polymer electrolyte layers may be alternately stacked with the cationic polymer electrolyte layer. Can be. The cationic polymer electrolyte layer may be the same as above.

상기 최외각층이란 다층막의 최외각 즉, 제일 바깥에 위치한 층 즉, 최외각 에 위치한 고분자 전해질층을 의미한다.The outermost layer refers to the outermost layer of the multilayer film, that is, the outermost layer, that is, the polymer electrolyte layer located at the outermost layer.

상기 히알루론산은 D-글루쿠론산과 N-아세틸글로코사민이 β(1→3) 글리코시드 결합에 의해 연결된 이당 유니트로 이루어지는 글루코사미드글리칸의 일종으로, 상기 히알루론산은 그 화학적, 물리적 구조에 종 차이가 없고, 인간도 대사계를 가지고 있으며, 면역성 및 독성의 면에서도 가장 안전한 생체 재료이다.The hyaluronic acid is a kind of glucosamide glycan consisting of a disaccharide unit in which D-glucuronic acid and N-acetylglucosamine are connected by β (1 → 3) glycosidic bonds, and the hyaluronic acid has a chemical and physical structure. There are no species differences, humans have a metabolic system and are the safest biomaterials in terms of immunity and toxicity.

상기 히알루론산은 히알루론산 그 자체뿐만 아니라 그것의 염을 모두 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 히알루론산은 히알루론산 및 히알루론산 염으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 히알루론산 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 등과 같은 무기염과 히알루론산 테트라부틸암모늄 등과 같은 유기염을 모두 포함한다. 상기 히알루론산의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100,000 내지 10,000,000일 수 있다.The hyaluronic acid may include not only hyaluronic acid itself but also all salts thereof. Specifically, the hyaluronic acid may be one or more selected from the group consisting of hyaluronic acid and hyaluronic acid salts. The hyaluronic acid salt includes both inorganic salts such as sodium hyaluronate, magnesium hyaluronate, zinc hyaluronate, cobalt hyaluronic acid and the like and organic salts such as tetrabutylammonium hyaluronic acid. The molecular weight of the hyaluronic acid is not particularly limited, but may be, for example, 100,000 to 10,000,000.

상기 폴리 아크릴산은 폴리 아크릴산 그 자체뿐만 아니라 그것의 염을 모두 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리 아크릴산 및 폴리 아크릴산 염으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리 아크릴산의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10,000 내지 100,000 또는 30,000 내지 90,000일 수 있다.The polyacrylic acid may include not only polyacrylic acid itself but also a salt thereof. Specifically, it may be at least one selected from the group consisting of the polyacrylic acid and polyacrylic acid salt. The molecular weight of the polyacrylic acid is not particularly limited, but may be, for example, 10,000 to 100,000 or 30,000 to 90,000.

상기 폴리 알릴아민하이드로클로라이드는 히알루론산이나 폴리아크릴 산과 화학적으로 결합할 수 있으며, 상기 폴리 알릴아민하이드로클로라이드의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10,000 내지 100,000 또는 30,000 내지 80,000 일 수 있다.The polyallylamine hydrochloride may be chemically bonded with hyaluronic acid or polyacrylic acid, and the molecular weight of the polyallylamine hydrochloride is not particularly limited, but may be, for example, 10,000 to 100,000 or 30,000 to 80,000.

상기 폴리 아크릴아미드는 히알루론산이나 폴리아크릴 산과 화학적으로 결합할 수 있으며, 상기 폴리 아크릴아미드의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100,000 내지 10,000,000일 수 있다.The poly acrylamide may be chemically bonded with hyaluronic acid or polyacrylic acid, and the molecular weight of the poly acrylamide is not particularly limited, but may be, for example, 100,000 to 10,000,000.

상기 다층막은 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는, 생체적 환경에 대한 안정성을 부여하기 위하여, 고분자 전해질 간에 가교반응을 수행하여 가교결합(cross-linking)이 형성된 것일 수 있다. 상기 가교반응은 일 예로 EDAC을 통한 화학반응 또는 열처리에 의해 수행될 수 있다.When the cationic polyelectrolyte is polyacrylamide, the multi-layered film may have cross-linking formed by performing a crosslinking reaction between the polymer electrolytes in order to impart stability to the biological environment. The crosslinking reaction may be performed by, for example, a chemical reaction or heat treatment through EDAC.

상기 다층막은 상기 최외각층 중에 음이온성 고분자 전해질층인 층에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층을 더욱 포함하는 것일 수 있다. 상기 최외각층이 양 쪽 모두 음이온성 고분자 전해질층인 경우, 바람직하게는 상기 최외각층 중 어느 한 층 위에만 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층을 더욱 포함할 수 있다.The multilayer film may further include a pattern layer including a cationic polymer electrolyte having an amine group in a layer that is an anionic polymer electrolyte layer in the outermost layer. When both of the outermost layers are anionic polymer electrolyte layers, the pattern layer may further include a cationic polymer electrolyte having an amine group on only one of the outermost layers.

상기 패턴층은 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝한 것일 수 있다. 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드일 수 있다.The pattern layer may be patterned by an inkjet printing method using an ink containing a cationic polymer electrolyte having the amine group. The cationic polymer electrolyte having an amine group may be polyallylamine hydrochloride.

상기 다층막은 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 생체물질 고정용 물질을 더욱 포함할 수 있다. 상기 생체물질은 일예로 세포, 단당류, 이당류, 올리고사카라이드, 지방산, 폴리펩타이드 또는 단백질 및 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 세포일 수 있다. 상기 세포는 원핵세포 및 진핵세포를 포함한 모든 세포일 수 있고, 일 예로 섬유세포, 간세포(hepatocyte), 신경세포(neurons), 암세포(cancer cell, 예를 들면 HeLa cell), B cell, 백혈구세포(white blood cell, 예를 들면 Raw264.7) 등을 포함한 면역세포 및 배아세포 등일 수 있다.The multilayer film may further include a material for fixing a biomaterial coupled to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer. For example, the biomaterial may be any one selected from the group consisting of cells, monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, fatty acids, polypeptides, proteins, and polynucleotides, and preferably cells. The cell may be any cell including prokaryotic and eukaryotic cells, for example fibroblasts, hepatocytes, neurons, cancer cells (eg HeLa cells), B cells, leukocyte cells ( white blood cells such as Raw264.7), and the like, including immune cells and embryonic cells.

상기 생체물질 고정용 물질은 바람직하게는 생체물질 고정용 생체물질일 수 있다. 상기 생체물질 고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 모든 올리고펩타이드 및 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질과 기타 수용체 펩타이드를 가진 단백질일 수 있으며, 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질은 피브로넥틴(fibronectin) 또는 피브린(fibrin) 등일 수 있고, 상기 수용체 펩타이드를 가진 단백질은 라미닌(lamin) 또는 콜라겐(collagen) 등일 수 있다.The biomaterial-fixing material may be a biomaterial-fixing biomaterial. The biomaterial for fixing the biomaterial may be any oligopeptide including an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD and a protein including the oligopeptide and other receptor peptides, and the protein including the oligopeptide may be fibronectin ( fibronectin), fibrin, or the like, and the protein having the receptor peptide may be laminin, collagen, or the like.

또한, 상기 다층막은 상기 패턴층 위에 박막을 추가로 포함하는 것일 수 있고, 상기 박막은 상기 생체물질, 바람직하게는 세포를 포함하는 것일 수 있고, 상기 생체물질은 상기 생체물질 고정용 생체물질, 바람직하게는 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 폴리펩타이드일 수 있다. 상기 박막은 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 부착된 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 박막에 포함된 세포가 세포정용 생체물질이 결합된 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 부착된 것일 수 있다.In addition, the multilayer film may further include a thin film on the pattern layer, the thin film may include the biomaterial, preferably cells, the biomaterial is a biomaterial for fixing the biomaterial, preferably Preferably, the polypeptide may include an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD. The thin film may be attached to a pattern layer including a cationic polymer electrolyte, and preferably, cells included in the thin film may be attached to a pattern layer including a cationic polymer electrolyte to which a biomaterial for cell tablets is bound. have.

상기 다층막이 DNA 칩(DNA chip), 단백질 칩(Protein chip) 또는 세포계 바이오센서(cell-based biosensor) 등에 사용되는 경우, 상기 패턴층을 포함하지 아 니한 최외곽층은 기판에 접합하는 기판 접착층일 수 있고, 상기 다층막이 유도 조직 재생술에 사용되거나, 피부 또는 점막 조직의 드레싱 소재 등으로 사용되는 등 조직 재생 유도 기능을 위해 손상 조직과 마주하는 면으로 사용되는 경우, 상기 패턴층을 포함하지 아니한 최외각층은 생체 조직에 접합하는 조직 접착층일 수 있다.When the multilayer film is used for a DNA chip, protein chip, or cell-based biosensor, the outermost layer that does not include the pattern layer may be a substrate adhesive layer bonded to a substrate. And when the multilayer film is used as a surface facing the damaged tissue for tissue regeneration inducing function, such as used for induced tissue regeneration, or as a dressing material for skin or mucosal tissue, the outermost layer not including the pattern layer Each layer may be a tissue adhesion layer that bonds to biological tissue.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 생체반응장치에 관한 것이다.In another aspect of the invention, the invention relates to a bioreactor.

상기 생체반응장치는 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 교대로 적층된 다층막으로, 상기 음이온성 고분자 전해질층은 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이고, 상기 양이온성 고분자 전해질층은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이며, 상기 다층막의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막을 포함하는 생체감응장치일 수 있다.The bioreactor is a multilayer membrane in which an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer are alternately stacked, and the anionic polymer electrolyte layer is made of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid. The polymer electrolyte layer is one selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride and poly acrylamide, and any one or both layers of the outermost layer of the multilayer film may be a biosensing device including a multilayer film which is an anionic polymer electrolyte layer. Can be.

구체적으로, 상기 생체반응장치는Specifically, the bioreactor is

기판; 최외각층의 음이온성 고분자 전해질층이 최상층으로 되게 상기 기판 위에 형성된 상기 다층막; 상기 다층막의 최상층 위에 배치되고, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층; 및 상기 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 생체물질 고정용 물질을 포함하는 고정층을 포함하는 생체감응장치일 수 있다.Board; The multilayer film formed on the substrate such that the anionic polymer electrolyte layer of the outermost layer becomes the uppermost layer; A pattern layer disposed on an uppermost layer of the multilayer film and including a cationic polymer electrolyte having an amine group; And a fixed layer including a material for fixing a biomaterial coupled to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer.

상기 생체감응장치는 세포고정용 생체물질이 아미드기를 포함하는 양전하성 고분자 전해질과 결합되어 있어서, 화학적 안정성이 우수하고, 세포 배양에 적합한 조건을 제공할 수 있으므로, 세포계 생체감응장치에 응용될 수 있다. 상기 생체감응장치는 일 예로 biosensor일 수 있다.The biosensing device is combined with a positively charged polymer electrolyte containing an amide group in a cell-fixing biomaterial, and thus can be applied to a cell-based biosensing device because it has excellent chemical stability and can provide conditions suitable for cell culture. . The biosensing device may be, for example, a biosensor.

상기 기판은 생체감응장치에 응용될 수 있는 기판으로, 그 재질이 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 유리로 제조된 것(glass slide) 또는 실리콘(silicon)이나 금(gold) 등의 금속기판으로 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 기판은 mica와 같이 양전하 경향을 띄는 기판일 수 있고, 유리(glass), 실리콘(silicon), 금(gold), 철(steel) 등의 금속기판과 같이 음전하 경향을 띄는 기판일 수 있으며, 플라스틱류(폴리스티렌, 아크릴, 테프론 등)와 같은 전하를 띄지 않는 유기질 기판일 수 있다.The substrate is a substrate that can be applied to the biosensing device, the material is not particularly limited, for example, made of glass (glass slide) or metal substrate such as silicon (silicon) or gold (gold) It may have been. Specifically, the substrate may be a substrate that tends to be positively charged, such as mica, and may be a substrate that tends to be negatively charged, such as metal substrates such as glass, silicon, gold, and steel. It may be an organic substrate having no charge such as plastics (polystyrene, acrylic, Teflon, etc.).

상기 전하를 띄는 기판의 경우, 반대전하의 고분자 전해질을 이용하여 다층막을 코팅할 수 있고, 상기 전하를 띄지 않는 유기질 기판의 경우, 고분자 물질간의 소수성(hydrophobic) 흡착성을 이용하여 다층막을 코팅할 수 있다.In the case of the charged substrate, the multilayer film may be coated using a polymer electrolyte of opposite charge, and in the case of the organic substrate in the absence of the charge, the multilayer film may be coated using hydrophobic adsorption between polymer materials. .

상기 다층막은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하는 것으로, 상기 다층막의 최외각층의 음이온성 고분자 전해질층이 최상층으로 되게 기판에 형성될 수 있다.The multilayer film includes an alternating stacked structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer, and may be formed on the substrate such that the anionic polymer electrolyte layer of the outermost layer of the multilayer film becomes the uppermost layer.

상기 다층막은 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는, 생체적 환경에 대한 안정성을 부여하기 위하여, 고분자 전해질 간에 가교반응을 수행하여 가교결합(cross-linking)이 형성된 것일 수 있다. 상기 가교반응은 일 예로 EDAC을 통한 화학반응 또는 열처리에 의해 수행될 수 있다.When the cationic polyelectrolyte is polyacrylamide, the multi-layered film may have cross-linking formed by performing a crosslinking reaction between the polymer electrolytes in order to impart stability to the biological environment. The crosslinking reaction may be performed by, for example, a chemical reaction or heat treatment through EDAC.

상기 다층막은 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 layer-by-layer(LBL) 증착기술을 이용하여 제조된 것일 수 있다.The multilayer film may be an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer manufactured using a layer-by-layer (LBL) deposition technique.

상기 패턴층은 다층막의 최상층 위에 배치되고, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 것일 수 있다. 상기 다층막의 최상층은 음이온성 고분자 전해질층이므로, 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층은 상기 다층막의 최상층과 안정하게 결합될 수 있다.The pattern layer may be disposed on the uppermost layer of the multilayer and include a cationic polymer electrolyte having an amine group. Since the uppermost layer of the multilayer film is an anionic polymer electrolyte layer, the pattern layer including the cationic polymer electrolyte having the amine group may be stably combined with the uppermost layer of the multilayer film.

상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드일 수 있다. 상기 패턴층은 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝한 것일 수 있다.The cationic polymer electrolyte having an amine group may be polyallylamine hydrochloride. The pattern layer may be patterned by an inkjet printing method using an ink containing a cationic polymer electrolyte having the amine group.

상기 생체물질은 유기물과 생명체 또는 생물에 존재하는 물질을 의미하며, 일예로 세포, 단당류, 이당류, 올리고사카라이드, 지방산, 폴리펩타이드 또는 단백질 및 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 세포일 수 있다. 상기 세포는 원핵세포 및 진핵세포를 포함한 모든 세포일 수 있고, 일 예로 섬유세포, 간세포(hepatocyte), 신경세포(neurons), 암세포(cancer cell, 예를 들면 HeLa cell), B cell, 백혈구세포(white blood cell, 예를 들면 Raw264.7) 등을 포함한 면역세포 및 배아세포 등일 수 있다.The biological material means an organic material and a material existing in living organisms or organisms. For example, the biological material may be any one selected from the group consisting of cells, monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, fatty acids, polypeptides, proteins, and polynucleotides. May be a cell. The cell may be any cell including prokaryotic and eukaryotic cells, for example fibroblasts, hepatocytes, neurons, cancer cells (eg HeLa cells), B cells, leukocyte cells ( white blood cells such as Raw264.7), and the like, including immune cells and embryonic cells.

상기 생체물질 고정용 물질은 상기 아민기를 포함하는 양이온성 고분자 전해질의 아민기와 반응하여 결합할 수 있으며, 생체물질을 고정시킬 수 있는 반응기를 가진 물질이면, 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 상기 생체물질 고정용 물질은 생체물질 고정용 생체물질일 수 있다. 상기 생체물질 고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 모든 올리고펩타이드 및 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질과 기타 수용체 펩타이드를 가진 단백질일 수 있으며, 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질은 피브로넥틴(fibronectin) 또는 피브린(fibrin) 등일 수 있고, 상기 수용체 펩타이드를 가진 단백질은 라미닌(lamin) 또는 콜라겐(collagen) 등일 수 있다. 상기 생체물질 고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 올리고펩타이드는 상기 올리고펩타이드의 아미노산 서열에 RGD가 1회 이상 반복되는 것일 수 있다.The material for fixing the biomaterial may be reacted with the amine group of the cationic polymer electrolyte including the amine group, and the material for fixing the biomaterial is not particularly limited, and the type is not particularly limited. The biomaterial fixing material may be a biomaterial fixing biomaterial. The biomaterial for fixing the biomaterial may be any oligopeptide including an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD and a protein including the oligopeptide and other receptor peptides, and the protein including the oligopeptide may be fibronectin ( fibronectin), fibrin, or the like, and the protein having the receptor peptide may be laminin, collagen, or the like. The biomaterial for fixing the biomaterial may include an oligopeptide including an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD and one or more RGD repeats in the amino acid sequence of the oligopeptide.

상기 생체물질이 세포이고 생체물질 고정용 물질이 생체물질 고정용 생체물질인 경우, 바람직하게는 상기 생체물질 고정용 물질은 세포고정용 생체물질일 수 있다.When the biomaterial is a cell and the biomaterial fixing material is a biomaterial fixing biomaterial, preferably, the biomaterial fixing material may be a cell fixing biomaterial.

바람직하게는 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 세포고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드 또는 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함하는 폴리펩타이드일 수 있고, 더욱 바람직하게는 아미노산 서열이 GRGDSPC인 폴리펩타이드일 수 있다.Preferably, the cell-fixing biomaterial bound to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer may be a polypeptide including an oligopeptide having an amino acid sequence of RGD or a polypeptide comprising an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD, and more. Preferably, the polypeptide may be a GRGDSPC amino acid sequence.

상기 생체감응장치는 세포고정용 생체물질이 결합된 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 추가로 세포가 부착된 것일 수 있다. 상기 부착된 세포는 박막 형태로 부착된 것일 수 있다.The biosensing device may further include cells attached to a pattern layer including a cationic polymer electrolyte to which a cell-fixing biomaterial is bound. The attached cells may be attached in a thin film form.

또한, 본 발명의 또 다른 생체반응장치는In addition, another bioreactor of the present invention

기판; 최외각층의 음이온성 고분자 전해질층이 최상층으로 되게 상기 기판 위에 형성된 상기 다층막; 상기 다층막의 최상층 위에 배치되고, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층; 및 상기 패턴층에 결합된 생체물질을 포 함하는 생체물질 결합층을 포함하는 생체감응장치일 수 있다.Board; The multilayer film formed on the substrate such that the anionic polymer electrolyte layer of the outermost layer becomes the uppermost layer; A pattern layer disposed on an uppermost layer of the multilayer film and including a cationic polymer electrolyte having an amine group; And a biomaterial bonding layer including a biomaterial coupled to the pattern layer.

상기 생체물질의 일 태양이 단백질칩(protein chip)인 경우에는 상기 생체물질은 폴리펩타이드, 항체(antibody) 또는 단백질로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 생체물질의 일 태양이 DNA 칩(DNA chip)인 경우에는 상기 생체물질은 폴리뉴클레오티드 및 항체로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.When one aspect of the biomaterial is a protein chip, the biomaterial may be any one selected from the group consisting of a polypeptide, an antibody, or a protein, and one aspect of the biomaterial is a DNA chip ( DNA chip) may be any one selected from the group consisting of polynucleotides and antibodies.

상기 생체물질 결합층은 상기 패턴층에 결합된 생체물질 또는 상기 패턴층과 생체물질의 결합을 유도하거나 결합을 안정화하기 위해 사용되는 생체물질 고정용 물질 및 상기 생체물질을 포함하는 것일 수 있다.The biomaterial binding layer may include a biomaterial fixed to the pattern material or a biomaterial fixing material used to induce or stabilize the coupling of the pattern layer and the biomaterial and the biomaterial.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드를 잉크(ink)로 사용하는 잉크젯 프린팅법을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 생체감응장치 제조방법에 관한 것이다.In another aspect of the present invention, the present invention relates to a method for producing a biosensing device comprising the step of patterning by using an inkjet printing method using poly allylamine hydrochloride as an ink.

구체적으로 상기 생체감응장치 제조방법은Specifically, the biosensing device manufacturing method

음이온성 고분자 전해질층이 최상층이 되도록, 기판 위에 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하여 상기 다층막을 형성하는 단계; 상기 다층막의 최상층에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴층의 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질과 세포고정용 생체물질을 결합시켜 세포고정층을 형성하는 단계를 포함하는 생체감응장치 제조방법일 수 있다.Alternately stacking an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer on a substrate such that the anionic polymer electrolyte layer is a top layer to form the multilayer film; Forming a patterned layer by patterning the inkjet printing method using an ink including a cationic polymer electrolyte having an amine group on an uppermost layer of the multilayer film; And a method of manufacturing a biosensing device comprising combining a cationic polymer electrolyte having an amine group of the pattern layer with a cell fixing biomaterial to form a cell fixing layer.

상기 기판에 다층막을 형성하는 단계는 기판 위에 음이온성 고분자 전해질 층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하는 layer-by-layer(LBL) 증착기술로 수행할 수 있다.Forming the multilayer film on the substrate may be performed by a layer-by-layer (LBL) deposition technique in which an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer are alternately stacked on the substrate.

보다 구체적으로 기판, 일 예로 유리로 제조된 기판(glass slide), 실리콘(silicon)으로 제조된 기판, 폴리 스티렌으로 제조된 기판을 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액에 교대로 침지시키는 방법으로 수행하는 것일 수 있으며, 상기 각 용액을 교대로 침지시키는 방법으로 제조된 경우 상기 다층막을 1 bilayer라고 정의할 수 있다. 일 예로, 상기 다층막이 3 bilayer인 경우에는, 상기 기판(silicon)을 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액에 교대로 침지시키는 단계를 3회 반복할 수 있다.More specifically, the substrate, for example, a glass slide made of glass, a substrate made of silicon, a substrate made of polystyrene includes a polymer electrolyte solution containing an anionic polymer electrolyte and a cationic polymer electrolyte. It may be performed by a method of alternately immersing in a polymer electrolyte solution, and when the solution is prepared by alternately immersing each solution may be defined as a bilayer 1 bilayer. For example, when the multilayer film is a 3 bilayer, the step of alternately immersing the substrate (silicon) in a polymer electrolyte solution containing an anionic polymer electrolyte and a polymer electrolyte solution containing a cationic polymer electrolyte three times Can be.

상기 다층막을 형성하는 단계에 사용되는 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액은 바람직하게는 pH 2.0 내지 pH 5.0, 더욱 바람직하게는 pH 2.5 내지 pH 4.5로 pH를 조절한 것일 수 있다. 또한, 상기 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는 pH는 pH 2.75 내지 pH 3.5일 수 있다.The polymer electrolyte solution including the anionic polymer electrolyte and the polymer electrolyte solution including the cationic polymer electrolyte used in the step of forming the multilayer film are preferably at pH 2.0 to pH 5.0, more preferably at pH 2.5 to pH 4.5. The pH may be adjusted. In addition, when the cationic polymer electrolyte is poly acrylamide, the pH may be pH 2.75 to pH 3.5.

또한, 상기 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는 상기 기판, 특히 표면접착력인 약한 실리콘 기판 등의 경우에는 양전하를 띤 고분자전해질인 폴리 알릴아민하이드로클로라이드를 포함하는 고분자 전해질 용액으로 한번 코팅한 후에, 음이온성 고분자 전해질과 폴리 아크릴아미드를 각각 포함하는 고분 자 전해질 용액을 이용하여 다층막을 형성할 수 있고, 수소결합을 이용한 다층막의 deprotonation을 막기 위해, 고분자전해질 용액과 헹굼 용액의 pH를 모두 낮게 유지하는 것이 중요하며, 바람직하게는 pH를 pH 2.75 내지 pH 3.5로 조정할 수 있다.In addition, when the cationic polymer electrolyte is polyacrylamide, in the case of the substrate, in particular, in the case of a weak silicon substrate having a surface adhesion, the polymer electrolyte solution containing polyallylamine hydrochloride, which is a positively charged polymer electrolyte, is coated once. , By using a polymer electrolyte solution containing an anionic polymer electrolyte and poly acrylamide, respectively, to form a multilayer membrane, and to keep the pH of both the polyelectrolyte solution and the rinse solution low to prevent deprotonation of the multilayer membrane using hydrogen bonding. It is important to adjust the pH, preferably pH 2.75 to pH 3.5.

상기 다층막을 형성하는 단계는 양이온성 고분자 전해질이 폴리 아크릴아미드인 경우에는, 생체적 환경에 대한 안정성을 부여하기 위하여, 고분자 전해질 간에 가교반응을 수행하여 가교결합(cross-linking)을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가교결합을 형성시키는 단계는 EDAC을 통한 화학반응 또는 열처리를 통한 가교반응으로 수행할 수 있다. 상기 열처리는 80℃에서 8 내지 12시간 동안 가열하는 방법으로 수행할 수 있고, 상기 반응시간이나 온도는 진공오븐을 이용하는 경우 감축하는 방법으로 조절할 수 있다.In the forming of the multilayer film, when the cationic polymer electrolyte is polyacrylamide, in order to give stability to the biological environment, crosslinking reaction is performed between the polymer electrolytes to form cross-linking. It may further comprise. The forming of the crosslinking may be performed by a chemical reaction through EDAC or a crosslinking reaction through heat treatment. The heat treatment may be performed by heating at 80 ° C. for 8 to 12 hours, and the reaction time or temperature may be controlled by reducing the method using a vacuum oven.

상기 패턴층을 형성하는 단계는 상기 다층막이 형성된 기판에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드일 수 있다.The forming of the pattern layer may be performed by a method of inkjet printing using an ink including a cationic polymer electrolyte having an amine on the substrate on which the multilayer film is formed. The cationic polymer electrolyte having an amine group may be polyallylamine hydrochloride.

상기 잉크젯 프린팅에 사용된 잉크젯 프린터(inkjet printer)는 크리스탈에 전기를 가하면 변형되거나 진동하는 특성을 이용한 피에조 인젝터(piezo injector) 방식의 노즐을 포함하는 프린터일 수 있으며, 상기 프리턴의 노즐의 크기는 20내지 50, 바람직하게는 25내지 40일 수 있다.The inkjet printer used in the inkjet printing may be a printer including a piezo injector-type nozzle using a property of deforming or vibrating when electricity is applied to a crystal, and the size of the nozzle of the preturn may be 20 to 50, preferably 25 to 40.

상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크는 에틸렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것일 수 있 다. 상기 잉크는 상기 에틸렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 첨가하여 점도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 잉크젯 프린팅법에 사용되는 잉크의 점도는 1cP 내지 20cP, 바람직하게는 5cP 내지 15cP, 더욱 바람직하게는 7cP 내지 12cP일 수 있다.The ink including the cationic polymer electrolyte having an amine group may further include one or more selected from the group consisting of ethylene glycol and glycerol. The ink may be adjusted by adding one or more selected from the group consisting of ethylene glycol and glycerol. In addition, the viscosity of the ink used in the inkjet printing method may be 1cP to 20cP, preferably 5cP to 15cP, more preferably 7cP to 12cP.

상기 패터닝된 고분자 전해질 잉크는 음이온성 고분자 전해질층인 최외각층과 강한 상호작용을 통해 표면 즉, 고분자 전해질 다층막에 고정되므로, 상기 잉크젯 프린팅법을 수행한 후 상기 필름이 코팅된 기판에 정전기적 인력을 통해 흡착된 잉크를 제외한 잉여의 잉크는 PBS를 이용해 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Since the patterned polymer electrolyte ink is fixed to the surface, that is, the polymer electrolyte multilayer film through strong interaction with the outermost layer, which is an anionic polymer electrolyte layer, electrostatic attraction is applied to the film-coated substrate after the inkjet printing method. Excess ink other than the ink adsorbed through may further comprise the step of removing with PBS.

상기 패턴층의 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질과 세포고정용 생체물질을 결합시켜 세포고정층을 형성하는 단계는 패터닝 잉크로 사용된 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질의 아민기와 세포고정용 물질을 결합시켜 수행할 수 있다.The step of forming a cell-fixing layer by combining the cationic polymer electrolyte having an amine group of the pattern layer and the cell-fixing biomaterial is performed by combining the amine group and the cell-fixing material of the cationic polymer electrolyte having an amine group used as a patterning ink. can do.

또한, 상기 세포고정층을 형성하는 단계는 상기 세포고정용 물질과 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질의 결합에 사용되는 결합물질을 포함하는 수용액과 상기 세포고정용 생체물질을 포함하는 용액에 순차적으로 침지지켜 수행할 수 있다.In addition, the forming of the cell-fixing layer is immersed in the solution containing the cell-fixing biomaterial and the aqueous solution containing a binding material used for the combination of the cell-fixing material and the cationic polymer electrolyte having an amine group sequentially Can be done.

상기 생체물질 고정용 물질은 상기 아민기를 포함하는 양이온성 고분자 전해질의 아민기와 반응하여 결합할 수 있으며, 생체물질을를 고정시킬 수 있는 반응기를 가진 물질이면, 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 상기 생체물질 고정용 물질은 생체물질 고정용 생체물질일 수 있다. 상기 생체물질 고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함한 모든 올리고펩타이 드 및 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질과 기타 수용체 펩타이드를 가진 단백질일 수 있으며, 상기 올리고펩타이드를 포함하는 단백질은 피브로넥틴(fibronectin) 또는 피브린(fibrin) 등일 수 있고, 상기 수용체 펩타이드를 가진 단백질은 라미닌(lamin) 또는 콜라겐(collagen) 등일 수 있다.The material for fixing the biomaterial may react with the amine group of the cationic polymer electrolyte including the amine group, and the material for fixing the biomaterial is not particularly limited as long as it has a reactor capable of fixing the biomaterial. The biomaterial fixing material may be a biomaterial fixing biomaterial. The biomaterial for fixing the biomaterial may be any oligopeptide including the oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD and a protein including the oligopeptide and other receptor peptides, and the protein comprising the oligopeptide Fibronectin, fibrin, or the like, and the protein having the receptor peptide may be laminin, collagen, or the like.

상기 생체물질이 세포이고 생체물질 고정용 물질이 생체물질 고정용 생체물질인 경우, 바람직하게는 상기 생체물질 고정용 물질은 세포고정용 생체물질일 수 있다.When the biomaterial is a cell and the biomaterial fixing material is a biomaterial fixing biomaterial, preferably, the biomaterial fixing material may be a cell fixing biomaterial.

바람직하게는 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 세포고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드 또는 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드 서열을 포함하는 폴리펩타이드일 수 있고, 더욱 바람직하게는 아미노산 서열이 GRGDSPC인 폴리펩타이드일 수 있다.Preferably, the cell-fixing biomaterial bound to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer may be a polypeptide including an oligopeptide having an amino acid sequence of RGD or a polypeptide comprising an oligopeptide sequence having an amino acid sequence of RGD, and more. Preferably, the polypeptide may be a GRGDSPC amino acid sequence.

상기 세포고정용 물질과 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질의 결합에 사용되는 결합물질은 DCC(dicyclohexylcarboimide), EDC(1-Ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbo-diimide Hydrochloride), N-hydroxysuccinimide ester를 포함한 화합물 및 이들의 유사 화합물일 수 있고, 상기 N-hydroxysuccinimide ester를 포함한 화합물은 sulfosuccinimidyl 6-[3`-(2-pyridyldithio) propionamido]hexanoate(Sulfo-LC-SPDP)일 수 있다.The binding material used for binding the cell-fixing material and the cationic polymer electrolyte having an amine group is DCC (dicyclohexylcarboimide), EDC (1-Ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbo-diimide Hydrochloride), N-hydroxysuccinimide ester It may include a compound and similar compounds thereof, the compound containing the N-hydroxysuccinimide ester may be sulfosuccinimidyl 6- [3 ′-(2-pyridyldithio) propionamido] hexanoate (Sulfo-LC-SPDP).

상기 세포고정용 생체물질을 포함하는 용액의 농도는 0.1 내지 10, 바람직하게는 0.25 내지 0.75의 농도일 수 있다.The concentration of the solution containing the cell-fixing biomaterial may be a concentration of 0.1 to 10, preferably 0.25 to 0.75.

일 예로, 상기 패터닝 잉크로 사용된 폴리 알릴아민하이드로클로라이드의 아 민기와 세포고정용 생체물질의 결합은 패터닝된 기판을 sulfosuccinimidyl 6-[3`-(2-pyridyldithio) propionamido]hexanoate(Sulfo-LC-SPDP)에 침지시킨 후, 상기 올리고펩타이드 용액에 침지시키는 방법으로 수행할 수 있다.For example, the combination of the amine group of polyallylamine hydrochloride and the cell-fixing biomaterial used as the patterning ink may be used to form the patterned substrate by sulfosuccinimidyl 6- [3`- (2-pyridyldithio) propionamido] hexanoate (Sulfo-LC-). After immersion in SPDP), it may be carried out by a method of immersion in the oligopeptide solution.

또한, 본 발명의 생체감응장치 제조방법은 세포고정층의 세포고정용 생체물질에 세포를 반응시켜 상기 세포고정용 생체물질이 결합된 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 세포를 부착시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the biosensing device manufacturing method of the present invention further comprises the step of attaching the cell to the pattern layer comprising a cationic polymer electrolyte to which the cell-fixing biomaterial is bonded by reacting the cell to the cell-fixing biomaterial of the cell fixing layer. It can be included as.

상기 세포고정층의 세포고정용 생체물질에 세포를 반응시키는 단계는 대상 세포의 세포배양액에 상기 세포고정층이 부착된 기판을 침지시켜 수행할 수 있으며, 상기 대상 세포는 확인하고 싶은 분석대상을 감지하여 신호를 송부할 수 있는 변환기인 세포일 수 있다.Reacting the cell to the cell-fixing biomaterial of the cell-fixing layer may be performed by immersing the substrate with the cell-fixing layer attached to the cell culture medium of the target cell. It may be a cell which is a transducer capable of sending.

상기 세포는 원핵세포 및 진핵세포를 포함한 모든 세포일 수 있고, 일 예로 섬유세포, 간세포(hepatocyte), 신경세포(neurons), 암세포(cancer cell, 예를 들면 HeLa cell), B cell, 백혈구세포(white blood cell, 예를 들면 Raw264.7) 등을 포함한 면역세포 및 배아세포 등일 수 있다.The cell may be any cell including prokaryotic and eukaryotic cells, for example fibroblasts, hepatocytes, neurons, cancer cells (eg HeLa cells), B cells, leukocyte cells ( white blood cells such as Raw264.7), and the like, including immune cells and embryonic cells.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 음이온성 고분자 전해질층과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하고, 상기 교대 적층구조의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막을 형성하는 단계; 및 상기 다층막의 음이온성 고분자 전해질층인 최외 각층 중 어느 한 층 위에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하는 단계를 포함하는 패터닝 방법일 수 있다.In another aspect of the invention, the invention is an anionic polymer electrolyte layer consisting of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid and a cation consisting of any one selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride and poly acrylamide Forming a multilayer film comprising an alternating stack structure of the polymer electrolyte layer, wherein one or both layers of the outermost layer of the alternating stack structure are anionic polymer electrolyte layers; And patterning by inkjet printing using an ink including a cationic polymer electrolyte having an amine group on any one of the outermost layers of the anionic polymer electrolyte layer of the multilayer film.

상기 아민기를 가진 양이온성 고분자전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드일 수 있고, 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크는 점도가 1cP 내지 20cP일 수 있다.The cationic polyelectrolyte having the amine group may be polyallylamine hydrochloride, and the ink including the cationic polyelectrolyte having the amine group may have a viscosity of 1 cP to 20 cP.

상기 패터닝 방법은 생체감응장치 또는 실험, 진단 또는 질병 치료용으로 사용하기 위하여 생체조직과 결합할 수 있는 생체 조직, 바람직하게는 인체 조직 접착물에 응용될 수 있다.The patterning method may be applied to a biosensing device or a biological tissue, preferably a human tissue adhesive, capable of binding to a living tissue for use in experiments, diagnosis or disease treatment.

본 발명의 생체감응장치 및 이의 제조방법은 고분자를 이용하므로 세포의 비선택적인 흡착을 통제할 수 있고, 항균성, 항박테리아성 표면처리가 가능하며, 생물학적 비활성 코팅처리가 가능하며, 패턴간의 거리를 용이하게 조절할 수 있어 응용 조건에 따라 조절된 거리 및 형태로 표면에 결합된 세포들 간의 상호작용(cell-cell talk)도 유도할 수 있으므로,생체감응장치(Biosensor) 뿐만 아니라, 신경세포나 배야세포 발달 등의 연구에 기여할 수 있으며, 생체조직과 결합하여 실험 또는 진단용 뿐만 아니라, 의료용이나 질병 치료용으로도 사용될 수 있어, 그 산업적 효과가 매우 크다 할 것이다. The biosensing device of the present invention and its manufacturing method can be used to control non-selective adsorption of cells, antimicrobial and antibacterial surface treatment, biologically inert coating, and the distance between patterns. It can be easily adjusted to induce cell-cell talk between cells bound to the surface at a controlled distance and shape according to the application conditions, so that not only a biosensor, but also neurons or embryonic cells It can contribute to research such as development, and can be used for medical or disease treatment as well as experimental or diagnostic in combination with biological tissues, the industrial effect will be very large.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발 명을 예시하기 위한 실시예일 뿐이므로, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention are described. However, the following examples are only examples for illustrating the present invention, and thus the protection scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: 고분자 다층막의 준비Example 1: Preparation of Polymer Multi-Layer

실시예 1-1: 시약Example 1-1 Reagents

Poly(acrylic acid)(PAA, Mw=90,000), Poly(allylamine hydrochloride)(PAH, Mw =60,000)와 Polyacrylamide(PAAm) 및 Hyaluronic acid(HA)는 Polysciences사의 시약을 사용하였고, 치환기의 Potassium salt를 제거하기 위하여 삼투압 투과법(dialysis method)을 사용하였다.Poly (acrylic acid) (PAA, Mw = 90,000), Poly (allylamine hydrochloride) (PAH, Mw = 60,000), Polyacrylamide (PAAm), and Hyaluronic acid (HA) were used as reagents from Polysciences, and the Potassium salt was removed from the substituents. Osmotic permeation (dialysis method) was used.

구체적으로 상기 투석법을 이용한 히알루론산의 염 제거과정은 하기와 같다.Specifically, the salt removal process of hyaluronic acid using the dialysis method is as follows.

Polysciences사에서 구입한 히알루론산은 치환기에 Potassium salt가 존재하기 때문에 수소결합에 방해가 될 수 있으므로, 삼투압 투과법을 통하여 염(salt)을 제거하였다. 투과막으로는 Spectrum사에서 제조한 Cellulose ester(CE)로 이루어졌으며, 분자량 cut off(MWCO)가 1,000인 막을 사용하였다. 실험에 사용한 용액을 제조하는데 사용된 물은 Millipore 사의 탈이온수와 3차 정제수를 동시에 생성하는 장치(Milli-Q, Model: Biocel 18 MΩ)를 이용하였다. 0.01M 농도의 히알루론산 용액 10ml에 1N HCl을 과량(약 1:1.1) 첨가한 후, 투과막에 넣어 1L의 정제수가 담겨있는 비이커에 넣고 자석교반기 위에서 약하게 교반하여 주었다. 투과성을 높이기 위하여 물을 4시간마다 새로운 정제수로 교체하면서 48시간 동안 투과를 지속하였다. 투과반응 후 수거한 용액을 동결건조 시켜 순수한 히알루론산을 얻었다.Since hyaluronic acid purchased from Polysciences may interfere with hydrogen bonding due to the presence of a Potassium salt in the substituent, salt was removed through osmotic permeation. The permeable membrane was composed of Cellulose ester (CE) manufactured by Spectrum, and a membrane having a molecular weight cut off (MWCO) of 1,000 was used. The water used to prepare the solution used in the experiment was a device (Milli-Q, Model: Biocel 18 MΩ) to generate both the deionized water and Mill 3 3 purified water at the same time. 1N HCl was added to 10 ml of a 0.01 M hyaluronic acid solution (about 1: 1.1), and then placed in a permeable membrane and placed in a beaker containing 1 L of purified water, and gently stirred on a magnetic stirrer. Permeation was continued for 48 hours while water was replaced with fresh purified water every 4 hours to increase permeability. After the permeation reaction, the collected solution was lyophilized to obtain pure hyaluronic acid.

또한, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline(DPBS), 0.25% Tripsin-EDTA 및 Dulbecco's modified eagle medium(DMEM)는 Gibco 제품을 사용하였고, DMEM을 만들기 위해서 Gibco 제품의 fetal bovine serum(FBS)와 Antibiotic-Antimycotic을 사용하였다. 또한, RGD peptide는 Peptron inc.의 제품을 사용하였다. In addition, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS), 0.25% Tripsin-EDTA, and Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) used Gibco products, and Gibco's fetal bovine serum (FBS) and Antibiotic-Antimycotic were used to make DMEM. . In addition, RGD peptide was used as a product of Peptron inc.

실시예 1-2: 고분자 다층막의 제조Example 1-2 Preparation of Polymer Multilayer Membrane

고분자 전해질 수용액을 만드는 과정과 세척과정은 Millipore 사의 Milli-Q 정수기를 이용하여 생산한 탈이온수(Deionized water; > 18 MΩ)를 이용하여 수행하였다.The process of making and washing the polyelectrolyte aqueous solution was performed using deionized water (> 18 MΩ) produced using Millipore's Milli-Q water purifier.

상기 고분자 전해질 중, PAA, PAH 와 PAAm수용액은 0.01M의 농도로, HA수용액은 0.002M(based on the repeat unit molecular weight)의 농도로 만들어 0.45㎛의 기공을 가진 필터로 여과해서 먼지나 미생물을 제거하여 사용하였고 0.1M의 HCl이나 NaOH 수용액으로 pH를 3.0 이하로 조정하였다. 본 발명에서는 고분자 전해질 다층막은 고분자 전해질의 양전하와 음전하를 이용한 이온결합을 이용하여 고분자 전해질 다층막을 형성하였고, PAAm의 경우 HA와 PAAm의 수소결합을 이용하여 수소결합 고분자 전해질 다층막을 형성하였다. 본 실험에서 다층막의 물성측정을 위하여 사용한 기판은 유리(glass) 또는 실리콘 기판(silicon slide)을 사용하였고, 상기 실리콘 기판의 표면은 표면접착력이 약하므로, 플라즈마 처리 후 양전하를 띤 고분자 전해질인 PAH를 한번 코팅한 후에 HA와 PAAm을 교대로 적층하는 방법으로 수행하였다. 수소결합을 이용한 다층막의 제조에서 deprotonation을 막기 위해, 고분자 전해질 용액과 헹굼 용액의 pH를 모두 낮게 유지하는 것이 중요하므로, 본 실험에서는 고분자 전해질 용액과 세척용액의 pH는 pH 3.0으로 고정하였다. 한편, 이온결합을 이용한 다층막의 제조에서는 pH 조건을 pH 3.0 외에도 pH 4.5 , pH 7.5 또는 pH 10.0으로 조절하여 수행하였다.Among the polymer electrolytes, PAA, PAH and PAAm aqueous solutions were prepared at a concentration of 0.01 M, HA aqueous solutions were prepared at a concentration of 0.002 M (based on the repeat unit molecular weight), and filtered through a filter having a pore size of 0.45 μm to remove dust or microorganisms. The pH was adjusted to 3.0 or less with 0.1 M HCl or NaOH aqueous solution. In the present invention, the polymer electrolyte multilayer membrane was formed of a polymer electrolyte multilayer membrane using ionic bonds using positive and negative charges of the polymer electrolyte, and in the case of PAAm, a hydrogen-bonded polymer electrolyte multilayer membrane was formed using hydrogen bonds of HA and PAAm. In this experiment, a glass or silicon substrate was used as the substrate for measuring the properties of the multilayer film. Since the surface adhesion of the silicon substrate was weak, the PAH, a positively charged polymer electrolyte after plasma treatment, was used. After coating once, HA and PAAm were alternately laminated. In order to prevent deprotonation in the production of a multilayer using hydrogen bonds, it is important to keep both the pH of the polymer electrolyte solution and the rinse solution low. In this experiment, the pHs of the polymer electrolyte solution and the washing solution were fixed at pH 3.0. On the other hand, in the preparation of the multilayer membrane using the ion bond was performed by adjusting the pH conditions to pH 4.5, pH 7.5 or pH 10.0 in addition to pH 3.0.

상기 실험에 사용한 기판은 모두 묽은 세제액으로 씻고 여러 차례 탈이온수로 세척하여 질소 가스로 건조를 시킨 후에 사용하였다.The substrates used in the experiment were all washed with dilute detergent solution and washed with deionized water several times and dried with nitrogen gas.

고분자 다층막의 제조는 양전하 고분자인 PAH와 음전하 고분자인 PAA, HA의 상반된 전하를 이용해 다양한 pH 조건에서 교대로 흡착시키거나 상기 PAH를 코팅한 기판에 는 양전하 고분자, 구체적으로 중성 수용성 고분자로 분리되는 PAAm과 음전하 고분자인 PAA 및 HA와의 수소결합을 이용해 교대로 흡찻시키는 layer-by-layer(LBL) 증착기술로 수행하였다.The production of the polymer multilayer film is alternately adsorbed at various pH conditions using the opposite charges of the positively charged polymer PAH and the negatively charged polymer PAA and HA, or the PAA-coated substrate is separated from the positively charged polymer, specifically, the neutral water-soluble polymer. It was carried out by a layer-by-layer (LBL) deposition technique in which the negatively charged polymers were alternately sucked using hydrogen bonds with PAA and HA.

구체적으로, 이온결합에 의해 LBL 증착기술을 수행한 경우에는, 상기 기판을 세척병에 희석한 세제와 함께 넣고 15분가 초음파처리(ultrasonication)를 한 다음, 다시 탈이온수로 세척하여 질소 가스로 건조를 시켰다. 상기 건조를 수행한 기판을 PAH 수용액에 15분간 담그고 탈이온수로 2분간 2회 이상의 세척과정을 거치고, 다시 HA 용액 또는 PAA 용액에 15분 동안 담그고 동일한 세척과정을 거쳐 제조된 것을 1 bilayer라 하였다. 상기 과정을 반복하여, 원하는 만큼의 bilayer 수를 증가시켰으며, 본 실험에서는 3 bilayer를 수행하였다.Specifically, when the LBL deposition technique is performed by ion bonding, the substrate is put together with a detergent diluted in a washing bottle and subjected to ultrasonic treatment for 15 minutes, and then washed with deionized water and dried with nitrogen gas. I was. The dried substrate was immersed in an aqueous PAH solution for 15 minutes, washed two times or more with deionized water for 2 minutes, and then immersed in an HA solution or PAA solution for 15 minutes, and then prepared through the same washing process as 1 bilayer. The process was repeated to increase the number of bilayers as desired, and 3 bilayers were performed in this experiment.

또한, 수소결합에 의해 LBL 증착기술을 수행한 경우에는, 상기 기판을 PAH 수용액에 15분간 담그고 탈이온수로 2분간 2회 이상 세척하여 초기 코팅막을 형성하고, 이 후 HA 용액에 15분 동안 담그고 동일한 세척과정을 거친 후에, 다시 PAAm 용액에 15분 동안 담그고 동일한 세척과정을 거쳐 두 고분자 전해질이 결합된 코팅막을 형성하였다. 상기 과정에 의해 형성된 코팅막을 1bilayer이라 하고, 원하는 두께를 형성할 때까지 이 과정을 반복하였다.In addition, when performing the LBL deposition technique by hydrogen bonding, the substrate is immersed in PAH aqueous solution for 15 minutes and washed twice with deionized water for 2 minutes or more to form an initial coating film, and then immersed in HA solution for 15 minutes and the same After the washing process, it was again immersed in the PAAm solution for 15 minutes and through the same washing process to form a coating film combined with the two polymer electrolytes. The coating film formed by the above process was called 1bilayer, and the process was repeated until the desired thickness was formed.

상기 과정을 수행하여 제조된 고분자 다층막은 질소 기체를 이용하여 말린 후에, 다음 단계까지 보관하였다.The polymer multilayer film prepared by the above process was dried using nitrogen gas, and then stored until the next step.

실시예 1-3: 수소결합 고분자 다층막의 가교반응Example 1-3 Crosslinking Reaction of Hydrogen Bonded Polymer Multi-Layer

상기 수소결합을 이용하여 형성시킨 수소결합 고분자 전해질 다층막은 수소결합으로 형성되어 생체적 환경에서 존재하는 pH 7.2 내지 7.4의 생리식염수에 들어가면 용출될 수 있으므로, 생체적 환경에 대한 안정성을 부여하기 위하여 가교반응을 추가로 수행하였다.The hydrogen-bonded polymer electrolyte multilayer film formed by using the hydrogen bonds is formed by hydrogen bonds and may be eluted when it enters the physiological saline of pH 7.2 to 7.4 present in the biological environment, and thus crosslinked to give stability to the biological environment. The reaction was further performed.

구체적으로, 상기 고분자 다층막을 생물학 또는 생화학적으로 응용하기 위하여, 고분자 전해질 간에 가교반응을 수행하여 약하게 가교결합(cross-linking)을 시켜주었다.Specifically, in order to apply the polymer multilayer membrane biologically or biochemically, cross-linking was weakly performed by performing a crosslinking reaction between the polymer electrolytes.

상기 가교반응은 열처리로 수행하였고, 보다 상세하게는 고분자 다층막을 80℃에서 10시간 정도로 가열하여 수행하였다.The crosslinking reaction was performed by heat treatment, and more specifically, the polymer multilayer film was heated by heating at 80 ° C. for about 10 hours.

실시예 2: 고분자 다층막의 특성 확인Example 2: Checking the properties of the polymer multilayer

실시예 2-1: 접촉각의 측정을 통한 젖음성의 측정Example 2-1: Measurement of Wetting through Measurement of Contact Angle

상기 실시예 1-2 및 1-3에서 제조된 다층막의 젖음성(습윤성, wettability)을 측정하기 위하여, Face사의 CA-A Contact angle analyzer를 이용하여 물의 접촉각을 측정하였다. 상기 접촉각 측정에 의해 확인된 접촉각인 advancing contact angle과 receding contact angle은 필름의 수분에 대한 변화 경향을 측정하는데 도움이 되는 지수이다. 일반적으로, 젖음성이 좋은 필름은 static contact angle만 낮은 것이 아니라 상기 advancing contact angle과 receding contact angle도 낮은 것으로 보고되어있다.In order to measure the wettability (wetability, wettability) of the multilayer films prepared in Examples 1-2 and 1-3, the contact angle of water was measured using a CA-A Contact angle analyzer of Face. Advancing contact angle and receding contact angle, which are the contact angles identified by the contact angle measurement, are indices that help to measure the change tendency of the film with respect to moisture. In general, the wettable film is not only low in static contact angle but also reported in low advancing contact angle and receding contact angle.

상기 접촉각 측정에 사용한 물은 정제수를 필터를 한 후에 사용하였으며, 주사기를 이용하여 10 ul의 방울을 형성한 후 필름이 올려진 측정판을 서서히 올려 물방울에 접촉하도록 하여 접촉각 측정에 중력의 영향이 없도록 하였다. 보다 상세하게는, 상기 도 2에 기재된 바와 같이, static contact angle를 측정하고, advancing contact angle의 측정은 상기 static contact angle를 측정한 상태에서 10 ul의 물을 더 첨가하여, 다시 접촉각을 측정하여 수행하였고, 상기 receding contact angle의 측정은 상기 advancing contact angle을 측정한 20 ul의 물방울에서 10 ul의 물을 빨아드려서 다시 접촉각을 측정하여 수행하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.The water used for measuring the contact angle was used after filtering the purified water, using a syringe to form a drop of 10 ul and then slowly raise the measuring plate on which the film is placed so as to contact the water drop so that the influence of gravity on the contact angle measurement It was. More specifically, as shown in FIG. 2, the static contact angle is measured, and the advancing contact angle is measured by further adding 10 ul of water in the state of measuring the static contact angle, and measuring the contact angle again. The receding contact angle was measured by sucking 10 ul of water from 20 ul of water droplets for measuring the advancing contact angle and measuring the contact angle again. The results are shown in FIG. 3.

상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제조된 고분자 전해질 다층막들은 모두 젖음성이 우수한 것으로 확인되었다. 구체적으로, 수소결합에 의해 제조된 PAA/PAAm과 HA/PAAm 다층막의 경우, 모든 접촉각의 평균값이 20도 미만 또는 30 도 미만이었고, 이온결합에 의해 제조된 PAH/HA와 PAH/PAA 다층막의 경우도 대부분의 접촉각이 30도 미만으로 젖음성이 우수한 것으로 확인되었다. 또한, receding contact angle 수치가 낮은 것으로 확인되어, 수분에 대한 친화도가 매우 우수한 것으로 예측되었다. 상기 PAA/PAAm 다층막의 경우 모든 접촉각이 평균 20도 미만인 것으로 확인되어 젖음성이 우수할 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 3, all of the polymer electrolyte multilayer films prepared in the present invention were found to have excellent wettability. Specifically, in the case of PAA / PAAm and HA / PAAm multilayer membranes produced by hydrogen bonding, the average value of all contact angles was less than 20 degrees or less than 30 degrees, and in the case of PAH / HA and PAH / PAA multilayer membranes prepared by ion bonding. Most contact angles were also found to be excellent in wettability of less than 30 degrees. In addition, the receding contact angle value was confirmed to be low, and was expected to have a very good affinity for moisture. In the case of the PAA / PAAm multilayer film, all contact angles were found to be less than 20 degrees on average, and it was confirmed that the wettability was excellent.

상기 측정값들은 이후 패터닝 과정에서 PAH 잉크와의 반응성을 높이기 위하여, 다층막을 건조시켜 약한 무수물(anhydride group)이 형성된 경우에서 측정한 것이므로, 단순히 적층과정만을 수행한 다층막의 경우는 젖음성이 매우 우수할 것으로 예측되었다.In order to increase reactivity with PAH ink in the subsequent patterning process, the measured values were measured when the multilayer film was dried to form a weak anhydride group. It was expected.

실시예 2-2: 원자 힘 현미경(AFM)을 이용한 표면형태학적 특성의 측정Example 2-2: Measurement of Surface Morphological Properties Using Atomic Force Microscopy (AFM)

상기 실시예 1-2 및 1-3에서 제조된 다층막의 특성을 알아보기 위하여 표면형태학적 성질을 AFM을 이용하여 확인하였다. 일반적으로 상기 표면형태학적 성질에 의하여 확인한 결과, 세포의 비선택적 흡착을 방지하는 효과를 보인 표면들은 전체적으로 측정된 표면에 미세한 입자가 분포되어 있는 것 같은 형상을 나타내는 것으로 보고되어있다.In order to examine the properties of the multilayer films prepared in Examples 1-2 and 1-3, surface morphological properties were confirmed using AFM. In general, as confirmed by the surface morphological properties, it is reported that the surfaces exhibiting the effect of preventing the non-selective adsorption of the cells exhibits a shape as if the fine particles are distributed on the measured surface as a whole.

구체적으로, 본 실험에서 이용한 현미경은 Digital Instrument사의 Dimension 3100 AFM을 이용하였고, 상기 표면형태학적 성질의 확인은 상기 AFM을 이용하여 tapping mode에서 AFM의 높이(height) 이미지를 촬영하여 각각의 고분자 전해질 다층막 표면의 위상차를 확인하는 방법으로 수행하였으며, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.Specifically, the microscope used in this experiment was using Digital Instrument's Dimension 3100 AFM, and the surface morphological properties were confirmed by taking a height image of AFM in a tapping mode using the AFM. It was performed by the method of checking the phase difference of the surface, and the results are shown in FIGS. 4 and 5.

상기 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고분자 전해질 다층막은 모두 미세한 입자가 분포되어 있는 것으로 확인되어, 세포의 비선택적 흡착을 방지하는 효과를 보일 수 있는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the polymer electrolyte multilayer membrane of the present invention was confirmed that all the fine particles are distributed, it can be seen that the effect of preventing the non-selective adsorption of cells.

구체적으로, 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 이온결합을 이용하여 제조된 고분자 전해질 다층막 및 수소결합을 이용하여 제조된 고분자 전해질 다층막은 미세한 입자가 분포되어 있는 것으로 확인되었다.Specifically, as shown in FIG. 4, it was confirmed that fine particles are distributed in the polymer electrolyte multilayer membrane prepared by using the ionic bond of the present invention and the polymer electrolyte multilayer membrane prepared by using the hydrogen bond.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이 이온결합을 이용하여 제조된 고분자 전해질 다층막의 경우, 산성 조건에서 제조하는 것 즉, 낮은 pH의 조건에서 제조하는 것이 미세한 입자가 분포되는 것으로 확인되어, 더 우수한 세포의 비선택적 흡착 방지효과가 있는 것으로 확인되었다In addition, as shown in FIG. 5, in the polymer electrolyte multilayer membrane prepared by using ionic bonds, it was confirmed that the fine particles were distributed under acidic conditions, that is, under low pH conditions. It was found to have a non-selective adsorption effect

실시예2Example 2 -3: 고분자 전해질 -3: polymer electrolyte 다층막Multilayer film 필름의 세포 흡착성 실험 Cell Adsorption Experiment of Film

상기 실시예 1-2 및 1-3에서 제조된 HA/PAAm 다층막을 이용하여 고분자 전해질 다층막 필름의 세포 흡착성 실험을 수행하였다.Cell adsorption experiments of the polymer electrolyte multilayer membrane films were performed using the HA / PAAm multilayer membranes prepared in Examples 1-2 and 1-3.

상기 다층막과 세포와의 상호작용을 알아보기 위하여 신장세포(HEK 293 kidney cell)를 이용하여 실험하였으며, 현미경으로 관촬하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.In order to examine the interaction between the multilayered membrane and the cells, experiments were performed using kidney cells (HEK 293 kidney cells), and the results are shown in FIG.

상기 도 6에 나타낸 바와 같이, 다층막을 유리(glass) 기판에 코팅한 경우는 다층막을 코팅하지 아니한 유리 기판에 비하여 현저히 줄어든 세포 흡착을 보여주어, 비선별성 흡착성을 저지할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, HA가 최외각층인 도 6b가 PAAm이 최외각층인 도 6a에 비하여 세포 흡착 정도가 현저하게 줄어든 것으로 확인되어, HA가 최외각층인 다층막이 세포의 비선별성 흡착성을 저지할 수 있는 것 즉, 세포의 선별적 흡착성을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 6, when the multilayer film was coated on a glass substrate, cell adsorption was significantly reduced compared to the glass substrate without the multilayer film, and it was confirmed that non-selective adsorption could be prevented. In addition, the degree of cell adsorption was remarkably reduced compared to FIG. 6B in which HA is the outermost layer, and that in which the outermost layer of HA is able to inhibit non-selective adsorption of cells. It was confirmed that the selective adsorption of the cells can be secured.

실시예Example 3:  3: 잉크젯Inkjet 프린팅을Printing 이용한  Used 패터닝Patterning

상기 실시예 1-2 및 1-3에서 제조된 다층막의 성질 특히, 세포의 비선택적 흡착을 방지하는 저지능을 기초로 하여, 생체활성물질을 미세패턴의 형태로 표면에 고정하기 위해 잉크젯 프리팅을 수행하였다.Based on the properties of the multilayer films prepared in Examples 1-2 and 1-3, in particular, the ability to prevent non-selective adsorption of cells, inkjet fritting is performed to fix the bioactive material to the surface in the form of a micropattern. Was performed.

상기 잉크젯 프린팅에 사용된 잉크젯 프린터(inkjet printer)는 크리스탈에 전기를 가하면 변형되거나 진동하는 특성을 이용한 피에조 인젝터(piezo injector) 방식의 노즐을 포함한 유니젯사의 UJ-2100이며, 노즐은 30크기를 사용했다. 또한, 잉크젯 프린팅에 사용된 잉크의 점도는 10cP로 조절하여 사용하였다.The inkjet printer used in the inkjet printing is UJ-2100 of UNIJET Inc. including a piezo injector nozzle using a property that deforms or vibrates when electricity is applied to a crystal, and the nozzle uses a size of 30 did. In addition, the viscosity of the ink used for inkjet printing was adjusted to 10 cP.

상기 실시예 1-2에서 제조된 PAH/PAA(pH4.5/pH3.0) 3 bilayer으로 제조된 고분자 전해질 다층막 3bilayer 필름이 코팅된 기판의 고분자 전해질 다층막의 최외각 층을 형성하는 PAA와 이온결합으로 반응할 수 있는 고분자 전해질인 PAH를 잉크로 사용하여 잉크젯 프린팅을 수행하였다. 상기 잉크젯 프린팅을 수행하여, bitmap 그림파일을 이용하여 PAH분자 전해질 패터닝을 완성하였다. 상기 잉크는 pH 7.5로 조절된 0.05M PAH 용액으로 제조하였다.Polymer electrolyte multilayer membrane prepared from PAH / PAA (pH4.5 / pH3.0) 3 bilayer prepared in Example 1-2 The ionic bond with PAA forming the outermost layer of the polymer electrolyte multilayer membrane of the substrate coated with 3bilayer film Inkjet printing was performed using PAH, a polymer electrolyte capable of reacting, as an ink. The inkjet printing was performed to complete PAH molecular electrolyte patterning using a bitmap picture file. The ink was prepared in 0.05M PAH solution adjusted to pH 7.5.

상기 패터닝된 고분자 전해질 잉크는 강한 상호작용을 통해 표면 즉, 고분자 다층막에 고정되므로, 상기 필름이 코팅된 기판에 정전기적 인력을 통해 흡착된 잉크를 제외한 나머지 잉크는 PBS를 이용해 제거하였다.Since the patterned polymer electrolyte ink is fixed to the surface, that is, the polymer multilayer through strong interaction, the remaining ink except for the ink adsorbed through the electrostatic attraction on the film-coated substrate was removed using PBS.

상기 PAH 수용액을 잉크로 사용하여 잉크젯 프린팅을 하고 형성된 고분자 패턴의 완성도를 알아보기 위하여 형광물질을 표지(label)하여 살펴보았다.In order to investigate the completeness of the polymer pattern formed by inkjet printing using the PAH aqueous solution as an ink, the fluorescent material was labeled.

구체적으로, 상기 잉크젯 프린팅을 통하여 패터닝된 기판에 잉크로 사용된 고분자 전해질인 PAH와 결합되는 coupling agent인1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydro- chloride(EDAC) 및 형광물질인 6-carboxyfluorescein-N-hydroxysuccinimide ester를 결합시킨 후에, 이를 형광 현미경을 통해 확인 하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.Specifically, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDAC), which is a coupling agent coupled with PAH, a polymer electrolyte used as an ink on a substrate patterned through inkjet printing, and 6- which is a fluorescent substance After binding to the carboxyfluorescein-N-hydroxysuccinimide ester, it was confirmed by fluorescence microscopy, and the results are shown in FIG.

상기 도 7는 pH 3.0 및 pH 4.5의 조건에서 제조된 3 bilayer 고분자 전해질 다층막으로 코팅된 기판에 PAH를 잉크로 사용하여 잉크젯 프린팅을 수행함으로써 패터닝된 기판을 형광물질을 도입하여 촬영한 현미경 사진이다. 상기 도 7에 나타낸 바와 같이, 고분자 전해질을 잉크로 한 본 발명의 패터닝 기술의 경우, ㎛ 범위 내에서 원하는 모양으로 패터닝할 수 있음이 확인되었다.FIG. 7 is a photomicrograph of a patterned substrate obtained by introducing a fluorescent material by performing inkjet printing using PAH as an ink on a substrate coated with a 3 bilayer polymer electrolyte multilayer film prepared at pH 3.0 and pH 4.5. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the patterning technique of the present invention using the polymer electrolyte as an ink can be patterned in a desired shape within a micrometer range.

실시예Example 4:  4: 패터닝된Patterned 기판에 세포 배열을 수행한 생체감응장치의 제조 Fabrication of Biosensitizer with Cell Array on Substrate

상기 실시예 3에서 제조된 고분자 전해질 잉크가 패터닝된 기판에 세포 배열을 수행하여 생체감응장치를 제조하였다.The biosensing device was manufactured by performing a cell array on the substrate on which the polymer electrolyte ink prepared in Example 3 was patterned.

구체적으로, 패터닝의 잉크로 사용된 PAH의 아민기(amine functional group) 를 이용하여 세포가 표면에 흡착할 때 수용체(receptor)로 인식한다고 알려진 RGD 아미노산 서열을 포함한 올리고펩타이드를 결합반응(coupling reaction)을 통하여 결합시켰다. 본 발명에 사용된 상기 올리고펩타이드의 서열은 GRGDSPC이었다.Specifically, using an amine functional group of PAH used as the ink for patterning, a coupling reaction of an oligopeptide containing an RGD amino acid sequence known to be recognized as a receptor when the cell is adsorbed to the surface. Combined through. The sequence of the oligopeptide used in the present invention was GRGDSPC.

상기 패터닝된 기판에 상기 올리고펩타이드가 0.5의 농도로 포함된 수용액을 제조하고, coupling agent로 sulfosuccinimidyl 6-[3`-(2-pyridyldithio) propionamido]hexanoate(Sulfo-LC-SPDP)를 사용하여 결합반응을 수행하였다. 즉, 상기 실시예 3의 패너팅된 기판을 Sulfo-LC-SPDP 용액에 30분간 담가 반응시킨 후, PBS(phosphate buffered saline solution) 용액에 5분씩 2번 세척해주고, 상기 RGD 아미노산 서열을 포함한 올리고펩타이드 용액에 8시간 동안 담가 반응을 수행하였다. 상기 반응을 수행한 후에, PBS를 이용하여 세척한 후, 건조하였다.The aqueous solution containing the oligopeptide at a concentration of 0.5 was prepared on the patterned substrate, and a coupling reaction was performed using sulfosuccinimidyl 6- [3`- (2-pyridyldithio) propionamido] hexanoate (Sulfo-LC-SPDP) as a coupling agent. Was performed. In other words, the patterned substrate of Example 3 was immersed in a Sulfo-LC-SPDP solution for 30 minutes, and then washed twice in PBS (phosphate buffered saline solution) solution for 5 minutes, and the oligopeptide containing the RGD amino acid sequence. The reaction was performed by soaking in the solution for 8 hours. After the reaction was carried out, washed with PBS, and then dried.

상기 펩타이드의 패턴이 잘 형성되어, 결과적으로 균일하게 세포 배열을 수행할 수 있는지 여부를 확인하기 위하여, 세포 흡착실험을 수행하였다. 상기 올리고펩타이드와 결합반응을 수행한 기판을 세포배양용기(Cell culture petri-dish)에 넣고 DMEM을 포함한 세포배양액을 넣어주고, 세포배양에 적당한 온도인 37℃의 조건으로 CO2 Incubator 안에서 배양하면서 관찰하였다. 상기 올리고펩타이드와 결합반응을 수행한 기판은 세포실험 전에 70% 알코올로 세척한 후 건조하여 멸균하여 사용하였고, 상기 세포는 RGD 아미노산 서열을 포함하는 올리고펩타이드에 잘 결합하는 것으로 알려진 인간 신장 세포(Human Embryonic Kidney cell)인 293세포를 사용하였다.In order to confirm whether the pattern of the peptide is well formed and as a result, the cell arrangement can be uniformly performed, a cell adsorption experiment was performed. The substrate subjected to the binding reaction with the oligopeptide was put in a cell culture vessel (Cell culture petri-dish), a cell culture solution containing DMEM was added, and observed while incubating in a CO 2 incubator at a temperature of 37 ° C. suitable for cell culture. It was. Substrates subjected to the binding reaction with the oligopeptide were washed with 70% alcohol, dried and sterilized before cell experiments, and the cells were human kidney cells known to bind to oligopeptides containing the RGD amino acid sequence. Embryonic Kidney cell) 293 cells were used.

상기 세포배양의 관찰은 세포의 기본적인 흡착이 거의 완료 되어가는 6시간부터 2시간 마다 세포가 패터닝된 고분자 전해질 코팅막 위에 어떻게 흡착하는지, 그리고 패턴에 따라 어떻게 이동하는지(cell migration과 movement 등)를 관찰 하였으며, 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다.Observation of the cell culture observed how the cells adsorb onto the patterned polymer electrolyte coating membrane every 6 hours to 2 hours after the basic adsorption of the cells is almost complete, and how they move according to the pattern (cell migration and movement, etc.). The results are shown in FIGS. 8 and 9.

상기 도 8에 나타낸 바와 같이, 293 세포는 마이크론 단위의 잉크 패턴에 따라 패터닝된 구분자 전해질 코팅막 위에 일정한 각격으로 배열되는 것으로 확인되었다. 즉, 본 발명의 패터닝 방법을 사용할 경우 기판 위에 균일하게 세포 배열이 가능하여, 본 발명은 항균성이 있는 고분자를 이용하여 흡착을 통제할 수 있는 방법으로 선택적으로 세포가 흡착된 생체반응장치를 제조할 수 있는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 8, 293 cells were found to be arranged at regular intervals on the separator electrolyte coating film patterned according to the ink pattern of the micron unit. That is, when the patterning method of the present invention is used, the cells can be uniformly arranged on the substrate. The present invention provides a method for producing a bioreactor in which cells are selectively adsorbed by a method capable of controlling adsorption using a polymer having antimicrobial properties. It was confirmed that it can.

또한, 상기 도 9에 나타낸 바와 같이, 293 세포는 마이크론 단위의 잉크 패턴에 따라 약 50μm 직경의 원모양에 따라 흡착된 것이 확인되었고, 24시간 동안 배양한 결과, 상기 패턴을 유지하면서 세포가 잘 생장하는 것으로 확인되었다.In addition, as shown in FIG. 9, the 293 cells were confirmed to be adsorbed in a circular shape having a diameter of about 50 μm according to the ink pattern of the micron unit, and cultured for 24 hours, the cells grew well while maintaining the pattern. It was confirmed that.

상기 결과로부터, 본 발명의 고분자 전해질 다층막은 세포의 비선택적인 흡착을 통제할 수 있고, 본 발명의 패터닝 방법은 패턴간의 거리를 용이하게 조절할 수 있으며, 상기 패터닝 방법에 의해 형성된 패턴에 따라 세포 또는 펩타이드가 결합될 수 있으므로, 본 발명의 고분자 전해질 다층막과 패터닝 기술은 응용 조건에 따라 조절된 거리 및 형태로 표면에 결합된 세포들 간의 상호작용(cell-cell talk)도 유도할 수 있어, 생체감응장치(Biosensor) 뿐만 아니라, 신경세포나 배야세포 발달 등의 연구에 기여할 수 있으며, 생체조직과 결합하여 실험 또는 진단용 뿐만 아니라, 의료용이나 질병 치료용으로도 사용될 수 있는 것으로 확인되었다. From the above results, the polymer electrolyte multilayer membrane of the present invention can control the non-selective adsorption of cells, the patterning method of the present invention can easily control the distance between the patterns, the cells or according to the pattern formed by the patterning method Since the peptide can be bound, the polymer electrolyte multilayer film and the patterning technique of the present invention can also induce cell-cell talk between cells bound to the surface at a controlled distance and shape according to the application conditions. In addition to the device (Biosensor), it can be contributing to the study of the development of neurons or embryonic cells, it was confirmed that it can be used for medical or disease treatment as well as experimental or diagnostic in combination with living tissue.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 layer-by-layer(LBL) 증착기술을 이용하여 고분자 전해질 다층 필름을 제조하는 방법을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a method of manufacturing a polymer electrolyte multilayer film using a layer-by-layer (LBL) deposition technique according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 전해질 다중막을 이용하여 코팅된 기판의 젖음성을 측정하기 위하여 접촉각을 측정하는 사진으로, 도 3a는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드와 히알루론산을 이용하여 제조한 다중막 코팅 기판의 사진이고, 도 3b는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드와 폴리 아크릴산을 이용하여 제조한 다중막 코팅 기판의 사진이다.Figure 2 is a photograph of measuring the contact angle in order to measure the wettability of the coated substrate using a polymer electrolyte multilayer according to an embodiment of the present invention, Figure 3a is prepared by using a poly allylamine hydrochloride and hyaluronic acid 3 is a photograph of a multi-layer coated substrate prepared using polyallylamine hydrochloride and poly acrylic acid.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 전해질 다중막의 젖음성을 나타내는 접촉각 실험결과를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a contact angle test result showing the wettability of the polymer electrolyte multilayer according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히알루론산이나 폴리아크릴 산과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드이나 폴리 아크릴아미드를 사용하여 이온결합과 수소결합을 이용하여제조한 다중막의 AFM 이미지를 나타낸 사진으로, 도 4a는 pH 3.0/3.0의 조건에서 제조된 폴리아크릴 산과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 다중막의 것이고, 도 4b는 pH 4.5/3.0의 조건에서 제작된 히알루론산과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드의 경우, 도 4c와 도 4d는 수소결합을 이용한 예로 각각 pH 3.0/3.0의 조건에서 제작된 폴리아크릴 산과 폴리 아크릴아미드 및 히알루론산과 폴리 아크릴아미드의 경우이다. 상기 도 4에 촬영된 사진의 크기는 10㎛×10㎛ 이다.FIG. 4 is a photograph showing an AFM image of a multi-membrane prepared using ionic bonds and hydrogen bonds using hyaluronic acid or polyacrylic acid, polyallylamine hydrochloride or polyacrylamide according to an embodiment of the present invention. Is a polyacrylic acid and polyallylamine hydrochloride multilayered membrane prepared under the condition of pH 3.0 / 3.0, and FIG. 4B is a case of hyaluronic acid and polyallylamine hydrochloride prepared under the condition of pH 4.5 / 3.0, FIGS. 4C and 4D Examples of hydrogen bonding are polyacrylic acid and polyacrylamide, hyaluronic acid and polyacrylamide prepared under the conditions of pH 3.0 / 3.0, respectively. The size of the picture taken in FIG. 4 is 10 μm × 10 μm.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 여러 가지 pH 조건에서 형성된 폴리 알릴아민하이드로클로라이드와 히알루론산을 이용하여 제조한 다중막의 AFM 이미지를 나타낸 사진으로, 도 5a는 pH 3.0의 조건에서 제조된 것이고, 도 5b는 폴리 알릴아민하이드로클로라이드의 경우, pH 7.5의 조건 및 히알루론산의 경우, pH 3.0의 조건에서 제조된 것이며, 도 5c는 pH 10.0에서 제조된 것이다.FIG. 5 is a photograph showing an AFM image of a multi-layer prepared using polyallylamine hydrochloride and hyaluronic acid formed at various pH conditions according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is prepared at pH 3.0. 5b is prepared under the condition of pH 7.5 for polyallylamine hydrochloride and pH 3.0 for hyaluronic acid, and FIG. 5c is prepared at pH 10.0.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층막의 비선별성 세포 흡착성 여부를 확인하기 위해, 히알루론산과 폴리 아크릴아미드를 이용하여 제조한 다층막과 HEK 293 세포의 상호작용을 나타낸 현미경사진으로, 도 6a는 최외각층이 폴리 아크릴아미드인 히알루론산과 폴리 아크릴아미드로 코팅한 유리 기판을 이용하여 측정한 사진이고, 도 6b는 최외각층이 히알루론산인 히알루론산과 폴리 아크릴아미드로 코팅한 유리 기판을 이용하여 측정한 사진이며, 도 6c는 다층막으로 코팅하지 않은 유리 기판을 이용하여 측정한 사진이다. 상기 도면에 표시된 scale bar의 크기는 200μm이다.FIG. 6 is a micrograph showing the interaction between HEK 293 cells and a multilayer membrane prepared using hyaluronic acid and polyacrylamide to confirm non-selective cell adsorption of the multilayer membrane according to an embodiment of the present invention. FIG. 6A Is a photograph measured using a glass substrate coated with hyaluronic acid and poly acrylamide whose outermost layer is polyacrylamide, and FIG. 6B is a glass substrate coated with hyaluronic acid and polyacrylamide whose outermost layer is hyaluronic acid. It is a photograph measured and FIG. 6C is a photograph measured using the glass substrate which is not coated by a multilayer film. The size of the scale bar shown in the figure is 200 μm.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리 알릴아민하이드로클로라이드와 히알루론산을 이용하여 제조한 다중막으로 코팅된 기판에 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅 법으로 패터닝시킨 기판의 현미경 사진이다.FIG. 7 is a micrograph of a substrate patterned by inkjet printing using polyallylamine hydrochloride ink on a substrate coated with polyallylamine hydrochloride and hyaluronic acid according to an embodiment of the present invention. to be.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅 법을 수행하여 마이크론 단위로 패터닝시킨 기판에 세포를 배양시킨 생체감응장치를 촬영한 사진이다. 상기 도면에 표시된 scale bar의 크기는 100μm이다.FIG. 8 is a photograph of a biosensing apparatus in which cells are cultured on a substrate patterned by micron by performing inkjet printing using polyallylamine hydrochloride ink according to an embodiment of the present invention. The scale bar shown in this figure is 100 μm.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층막의 비선별성 세포 흡착성 여부를 확인하기 위해, 폴리 알릴아민하이드로클로라이드를 잉크로 사용하여 패터닝시킨 기판에 HEK 293 세포를 배양시킨 현미경사진으로, 도 9a는 HEK 293 세포를 14시간 배양시킨 사진이고, 도 9b는 HEK 293 세포를 24시간 배양시킨 사진이다. 상기 도면에 표시된 scale bar의 크기는 50μm이다.FIG. 9 is a micrograph of HEK 293 cells cultured on a patterned substrate using polyallylamine hydrochloride as an ink in order to confirm non-selective cell adsorption of a multilayer membrane according to an embodiment of the present invention. HEK 293 cells were cultured for 14 hours, and FIG. 9B is HEK 293 cells cultured for 24 hours. The scale bar shown in this figure is 50 μm.

Claims (35)

음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하고,An alternating stack structure of an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer, 상기 음이온성 고분자 전해질층은 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이고, 상기 양이온성 고분자 전해질층은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이며,The anionic polymer electrolyte layer is made of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid, the cationic polymer electrolyte layer is made of any one selected from the group consisting of poly allylamine hydrochloride and poly acrylamide, 상기 교대 적층구조의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막.One or both layers of the outermost layer of the alternating laminated structure is an anionic polymer electrolyte layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 각각 2층 이상인 다층막.A multilayer membrane having at least two anionic polymer electrolyte layers and a cationic polymer electrolyte layer. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 음이온성 고분자 전해질층은 같거나 다른 고분자로 이루어지고, 양이온성 고분자 전해질층은 같거나 다른 고분자로 이루어지는 다층막.The anionic polymer electrolyte layer is made of the same or different polymers, the cationic polymer electrolyte layer is made of the same or different polymers. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 음이온성 고분자 전해질층인 최외각층 중 어느 한 층 위에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층을 더욱 포함하는 다층막.A multilayer film further comprising a pattern layer comprising a cationic polymer electrolyte having an amine group on any one of the outermost layers, which is an anionic polymer electrolyte layer. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 패턴층은 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝한 것인 다층막.The pattern layer is a multilayer film patterned by the inkjet printing method using an ink containing a cationic polymer electrolyte having the amine group. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드인 다층막.The cationic polymer electrolyte having an amine group is polyallylamine hydrochloride. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 세포고정용 생체물질을 더욱 포함하는 다층막.Multilayer membrane further comprising a cell-fixing biomaterial coupled to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 패턴층 위에 박막이 추가로 형성된 다층막.A multilayer film further formed with a thin film on the pattern layer. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 박막은 세포를 포함하는 것인 다층막.The thin film is a multilayer film containing cells. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 세포고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드이고, 세포는 세포고정용 생체물질이 결합된 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 부착된 것인 다층막.The cell-fixing biomaterial is a polypeptide including an oligopeptide having an amino acid sequence of RGD, and the cell is attached to a pattern layer including a cationic polymer electrolyte to which the cell-fixing biomaterial is bound. 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 교대로 적층된 다층막으로,A multilayer film in which an anionic polymer electrolyte layer and a cationic polymer electrolyte layer are alternately stacked, 상기 음이온성 고분자 전해질층은 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이고, 상기 양이온성 고분자 전해질층은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이며,The anionic polymer electrolyte layer is made of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid, the cationic polymer electrolyte layer is made of any one selected from the group consisting of poly allylamine hydrochloride and poly acrylamide, 상기 다층막의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막을 포함하는 생체감응장치.Any one or both layers of the outermost layer of the multilayer film comprises a multilayer film which is an anionic polymer electrolyte layer. 기판;Board; 최외각층의 음이온성 고분자 전해질층이 최상층으로 되게 상기 기판 위에 형성된 제1항의 다층막;The multilayer film of claim 1 formed on the substrate such that the anionic polymer electrolyte layer of the outermost layer becomes the uppermost layer; 상기 다층막의 최상층 위에 배치되고, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층; 및A pattern layer disposed on an uppermost layer of the multilayer film and including a cationic polymer electrolyte having an amine group; And 상기 패턴층의 양이온성 고분자 전해질에 결합된 생체물질 고정용 물질을 포함하는 세포고정층Cell fixing layer comprising a material for fixing a biological material bound to the cationic polymer electrolyte of the pattern layer 을 포함하는 생체감응장치.Biosensing device comprising a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 각각 2층 이상인 생체감응장치.A biosensing device comprising at least two anionic polymer electrolyte layers and a cationic polymer electrolyte layer. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 음이온성 고분자 전해질층은 같거나 다른 고분자로 이루어지고, 양이온성 고분자 전해질층은 같거나 다른 고분자로 이루어지는 생체감응장치.Anionic polymer electrolyte layer is made of the same or different polymers, the cationic polymer electrolyte layer is made of the same or different polymers. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드인 생체감응장치.The cationic polymer electrolyte having an amine group is polyallylamine hydrochloride. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 패턴층은 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝한 것인 생체감응장치.The pattern layer is a biosensing device that is patterned by an inkjet printing method using an ink containing a cationic polymer electrolyte having an amine group. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 세포고정용 생체물질은 아미노산 서열이 RGD인 올리고펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드인 생체감응장치.The cell-fixing biomaterial is a polypeptide comprising a oligopeptide having an amino acid sequence of RGD. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 세포고정용 생체물질이 결합된 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 추가로 세포가 부착된 것인 생체감응장치.A biosensing device in which cells are further attached to a pattern layer including a cationic polymer electrolyte to which a cell-fixing biomaterial is bound. 기판;Board; 최외각층의 음이온성 고분자 전해질층이 최상층으로 되게 상기 기판 위에 형성된 제1항의 다층막;The multilayer film of claim 1 formed on the substrate such that the anionic polymer electrolyte layer of the outermost layer becomes the uppermost layer; 상기 다층막의 최상층 위에 배치되고, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층; 및A pattern layer disposed on an uppermost layer of the multilayer film and including a cationic polymer electrolyte having an amine group; And 상기 패턴층에 결합된 생체물질을 포함하는 생체물질 결합층Biomaterial bonding layer comprising a biomaterial bonded to the pattern layer 을 포함하는 생체감응장치.Biosensing device comprising a. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 생체물질은 폴리펩타이드, 항체 및 단백질로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나인 생체감응장치.The biomaterial is any one selected from the group consisting of polypeptides, antibodies and proteins. 음이온성 고분자 전해질층이 최상층이 되도록, 기판 위에 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층을 교대로 적층하여 제1항의 다층막을 형성하는 단계;Alternately stacking the anionic polymer electrolyte layer and the cationic polymer electrolyte layer on the substrate so that the anionic polymer electrolyte layer becomes the uppermost layer to form the multilayer film of claim 1; 상기 다층막의 최상층에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계; 및Forming a patterned layer by patterning the inkjet printing method using an ink including a cationic polymer electrolyte having an amine group on an uppermost layer of the multilayer film; And 상기 패턴층의 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질과 세포고정용 생체물질을 결합시켜 세포고정층을 형성하는 단계Forming a cell-fixing layer by combining a cationic polymer electrolyte having an amine group of the patterned layer with a cell-fixing biomaterial 를 포함하는 생체감응장치 제조방법.Biosensing device manufacturing method comprising a. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 음이온성 고분자 전해질층과 양이온성 고분자 전해질층이 각각 2층 이상인 생체감응장치.A biosensing device comprising at least two anionic polymer electrolyte layers and a cationic polymer electrolyte layer. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 음이온성 고분자 전해질층은 같거나 다른 고분자로 이루어진 고분자 전해질층이고, 양이온성 고분자 전해질층은 같거나 다른 고분자로 이루어진 고분자 전해질층인 생체감응장치 제조방법.The anionic polymer electrolyte layer is a polymer electrolyte layer made of the same or different polymers, and the cationic polymer electrolyte layer is a polymer electrolyte layer made of the same or different polymers. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 인 생체감응장치 제조방법.A cationic polymer electrolyte having an amine group is polyallylamine hydrochloride. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 다층막을 형성하는 단계는 기판에 고분자 전해질층을 교대로 흡착시키는 layer-by-layer(LBL) 증착기술로 수행하는 것인 생체감응장치 제조방법.Forming the multilayer film is a biosensing device manufacturing method that is performed by a layer-by-layer (LBL) deposition technique to alternately adsorb the polymer electrolyte layer on the substrate. 제25항에 있어서,The method of claim 25, layer-by-layer(LBL) 증착기술은 기판을 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액과 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액에 교대로 침지시키는 방법으로 수행하는 것인 생체감응장치 제조방법.The layer-by-layer (LBL) deposition technique is a method of manufacturing a biosensing device in which a substrate is alternately immersed in a polymer electrolyte solution containing an anionic polymer electrolyte and a polymer electrolyte solution containing a cationic polymer electrolyte. . 제26항에 있어서,The method of claim 26, 음이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액 및 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 고분자 전해질 용액으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상은 용액의 pH가 pH 2.0 내지 pH 5.0으로 조절된 것인 생체감응장치 제조방법.At least one selected from the group consisting of a polymer electrolyte solution containing an anionic polymer electrolyte and a polymer electrolyte solution containing a cationic polymer electrolyte, wherein the pH of the solution is adjusted to pH 2.0 to pH 5.0. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 패턴층을 형성하는 단계는 피에조 인젝터(piezo injector) 방식의 노즐을 포함하는 프린터를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하는 것인 생체감응장치 제조방법.The step of forming the pattern layer is a method of manufacturing a biosensitizer by patterning by inkjet printing method using a printer comprising a nozzle of the piezo injector (piezo injector) method. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크는 점도가 1cP 내지 20cP인 생체감응장치 제조방법.Ink containing a cationic polymer electrolyte having an amine group has a viscosity of 1cP to 20cP biosensing device manufacturing method. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크는 에틸렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것인 생체감응장치 제조방법.Ink comprising a cationic polymer electrolyte having an amine group further comprises at least one member selected from the group consisting of ethylene glycol and glycerol. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 세포고정층을 형성하는 단계는 패터닝된 기판을 sulfosuccinimidyl 6-[3`-(2-pyridyldithio) propionamido]hexanoate(Sulfo-LC-SPDP) 수용액과 RGD인 올리고펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드 용액에 순차적으로 침지시켜 수행하는 것인 생체감응장치 제조방법.Forming the cell-fixing layer may be performed by sequentially immersing the patterned substrate in a polypeptide solution containing an aqueous solution of sulfosuccinimidyl 6- [3`- (2-pyridyldithio) propionamido] hexanoate (Sulfo-LC-SPDP) and oligopeptides RGD. Method of producing a biosensing device. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 세포고정층의 세포고정용 생체물질에 세포를 반응시켜 상기 세포고정용 생체물질이 결합된 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 패턴층에 세포를 부착시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 생체감응장치 제조방법.Reacting the cell to the cell-fixing biomaterial of the cell-fixing layer further comprising the step of attaching the cell to the pattern layer comprising the cationic polymer electrolyte to which the cell-fixing biomaterial is coupled. 히알루론산 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 음이온성 고분자 전해질층과 폴리 알릴아민하이드로클로라이드 및 폴리 아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 양이온성 고분자 전해질층의 교대 적층구조를 포함하고, 상기 교대 적층구조의 최외각층의 어느 한 층 또는 양 층은 음이온성 고분자 전해질층인 다층막을 형성하는 단계; 및An alternating stacked structure of an anionic polymer electrolyte layer made of any one selected from the group consisting of hyaluronic acid and polyacrylic acid and a cationic polymer electrolyte layer made of any one selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride and polyacrylamide, Forming a multilayer film in which one or both layers of the outermost layer of the alternate stacked structure is an anionic polymer electrolyte layer; And 상기 다층막의 음이온성 고분자 전해질층인 최외각층 중 어느 한 층 위에 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크를 이용하여 잉크젯 프린팅법으로 패터닝하는 단계Patterning by inkjet printing using an ink containing a cationic polymer electrolyte having an amine group on any one of the outermost layers of the anionic polymer electrolyte layer of the multilayer film 를 포함하는 패터닝 방법.Patterning method comprising a. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질은 폴리 알릴아민하이드로클로라이드인 패터닝 방법.The cationic polymer electrolyte having an amine group is polyallylamine hydrochloride. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 아민기를 가진 양이온성 고분자 전해질을 포함하는 잉크는 점도가 1cP 내지 20cP인 패터닝 방법.Ink containing the cationic polymer electrolyte having an amine group has a viscosity of 1cP to 20cP.
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KR101238670B1 (en) * 2010-07-20 2013-03-04 한국세라믹기술원 Manufacturing method of hydrophilic thin film
KR20160117662A (en) * 2015-03-30 2016-10-11 중앙대학교 산학협력단 Method for preparing nano thin film with multilayer by using Inkjet printing
KR20210060350A (en) * 2019-11-18 2021-05-26 충남대학교산학협력단 Surface modified noncontaminating cell test microfluidic chip and microfluidic device containing the same

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