KR20130024726A - Biocompatible nano-fiber, manufacturing method for the same, and cell scaffolding material using the same - Google Patents

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김병석
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Abstract

PURPOSE: A nano fabric having bio-compatibility, a manufacturing method thereof and cell scaffolding material are provided to have excellent shape stability and mechanical strength by containing a copolymer of polyhedral oligosilsesquioxane, polyethylene glycol, and polycaprolactone. CONSTITUTION: A nano fabric having bio-capability comprises a copolymer of polyhedral oligosilsesquioxane, polyethylene glycol, and polycaprolactone. The polyhedral oligosilsesquioxane is denoted by chemical formula 1. In the chemical formula 1, R indicates an alkyl group, and R` indicates a functional group having a reactive group on the end.

Description

생체 적합성을 가진 나노 섬유, 그 제조 방법 및 세포 비계 재료{Biocompatible nano-fiber, manufacturing method for the same, and cell scaffolding material using the same}Biocompatible nano-fiber, manufacturing method for the same, and cell scaffolding material using the same

본 발명은 생체 적합성을 가진 나노 섬유, 더 자세하게는 세포 비계(Scaffold) 재료로서 유용한 나노 섬유, 그 제조 방법 및 세포 비계 재료에 관한 것이다.The present invention relates to nanofibers with biocompatibility, and more particularly to nanofibers useful as cell scaffold materials, methods of making and cell scaffold materials.

폴리카프로락톤(PCL)은 기계적 강도 및 형상 안정성이 우수하고, 또한 다른 폴리머와 비교하여 생분해성 및 생체 적합성이 우수한 특징을 가진 반결정성 폴리머로서 알려져 있고, 생체 내에서의 열화가 느리므로 생체 내에서 사용하는 세포 비계 재료로서 유망하다(예를 들면, 특허문헌 1 및 2 참조).Polycaprolactone (PCL) is known as a semicrystalline polymer that has excellent mechanical strength and shape stability, and has superior biodegradability and biocompatibility compared with other polymers, and is degraded in vivo because of its slow degradation in vivo. It is promising as a cell scaffolding material to be used (for example, refer patent document 1 and 2).

국제공개 제2006/135103호International Publication No. 2006/135103 국제공개 제2007/102606호International Publication No. 2007/102606

그러나, PCL는 강한 소수성을 나타내므로 PCL를 세포 비계 재료로서 이용한 경우, PCL에 세포가 접착하기 어려운(세포로의 접착성이 떨어지는) 성질이 있다. 따라서, PCL과 같이 기계적 강도 및 형상 안정성이 우수하고, 또한 생분해성 및 생체 적합성이 우수하며, 생체 내에서의 열화가 느리고, 또한 PCL보다 세포로의 접착성이 우수한 신재료의 출현이 요구되고 있다.However, since PCL exhibits strong hydrophobicity, when PCL is used as a cell scaffolding material, cells have a property of being hard to adhere to the PCL (inferior cell adhesion). Therefore, the emergence of new materials that are excellent in mechanical strength and shape stability, excellent in biodegradability and biocompatibility, slow in vivo degradation and better adhesion to cells than PCL like PCL. .

따라서, 본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 기계적 강도 및 형상 안정성이 우수하고, 또한 생분해성 및 생체 적합성이 우수하며, 생체내에서의 열화가 느리고, 세포로의 접착성이 우수한 나노 섬유, 그 제조 방법 및 세포 비계 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a situation, and has excellent mechanical strength and shape stability, excellent biodegradability and biocompatibility, slow degradation in vivo, and excellent adhesion to cells. And a method for producing the same and a cell scaffolding material.

[1]본 발명의 나노 섬유는 폴리카프로락톤과, 폴리에틸렌글리콜과 다면체 올리고실시스퀴옥산(polyhedral oligosilsesquioxane)의 공중합체를 갖는다.[1] The nanofibers of the present invention have a copolymer of polycaprolactone, polyethyleneglycol, and polyhedral oligosilsesquioxane.

[2]본 발명의 나노 섬유에서 상기 다면체 올리고실시스퀴옥산은, 하기 화학식 1로 표시되는 다면체 올리고실시스퀴옥산인 것이 바람직하다. [2] In the nanofibers of the present invention, the polyhedral oligosilsquioxane is preferably a polyhedral oligosilsquioxane represented by the following general formula (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

(단, 화학식 1에서, R은 알킬기를 나타내고, R'는 말단에 반응성 기를 가진 관능기를 나타냄)(However, in formula (1), R represents an alkyl group, R 'represents a functional group having a reactive group at the terminal)

[3] 본 발명의 나노 섬유에서는 상기 폴리에틸렌글리콜의 수평균 분자량이 3400~8000인 것이 바람직하다.[3] In the nanofiber of the present invention, the number average molecular weight of the polyethylene glycol is preferably 3400 to 8000.

[4] 본 발명의 나노 섬유에서는 일렉트로스피닝법에 의해 제조된 것이 바람직하다.[4] In the nanofiber of the present invention, one produced by the electrospinning method is preferable.

[5] 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법은 폴리카프로락톤을 포함하는 용액과, 폴리에틸렌글리콜과 다면체 올리고실시스퀴옥산(polyhedral oligosilsesquioxane)의 공중합체를 포함하는 용액을 혼합하는 혼합 공정과, 일렉트로스피닝법에 의해 상기 혼합 공정에서 얻어진 혼합 용액으로부터 나노 섬유를 얻는 섬유화 공정을 갖는다.[5] The method for producing nanofibers of the present invention comprises a mixing step of mixing a solution containing polycaprolactone, a solution containing a copolymer of polyethylene glycol and polyhedral oligosilsesquioxane, and an electrospinning method. It has a fiberizing process which obtains a nanofiber from the mixed solution obtained at the said mixing process by the above.

[6] 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서는 상기 혼합 공정 전에 폴리에틸렌글리콜과, 프로필디메틸시릴시클로헥실이소시아네이트-다면체 올리고실시스퀴옥산(Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane)을 우레탄 결합시켜 공중합체를 얻는 공중합체 합성 공정을 더 갖는 것이 바람직하다.[6] In the method for producing nanofibers of the present invention, a copolymer synthesis step of obtaining a copolymer by urethane bonding polyethylene glycol and propyldimethylsilylcyclohexyl isocyanate-polyhedral oligosilsquioxane (Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane) before the mixing step It is preferable to have more.

[7] 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서, 상기 다면체 올리고실시스퀴옥산은 하기 화학식 2로 표시되는 다면체 올리고실시스퀴옥산인 것이 바람직하다.[7] In the method for producing a nanofiber of the present invention, the polyhedral oligosilsquioxane is preferably a polyhedral oligosilsquioxane represented by the following formula (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

(단, 화학식 2에서, R은 알킬기를 나타내고, R'는 말단에 반응성 기를 갖는 관능기를 나타냄)(However, in formula (2), R represents an alkyl group, R 'represents a functional group having a reactive group at the terminal)

[8] 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서 상기 폴리에틸렌글리콜의 수 평균 분자량은 3400~8000인 것이 바람직하다.[8] In the method for producing a nanofiber of the present invention, the number average molecular weight of the polyethylene glycol is preferably 3400 to 8000.

[9] 본 발명의 세포 비계 재료는 본 발명의 나노 섬유를 포함한다.[9] The cell scaffold material of the present invention comprises the nanofiber of the present invention.

본 발명에 의하면, 기계적 강도 및 형상 안정성이 우수하고, 또한 생분해성 및 생체 적합성이 우수하며, 생체 내에서의 열화가 느리고, 세포로의 접착성이 우수한 나노 섬유, 그 제조 방법 및 세포 비계 재료가 제공된다.According to the present invention, a nanofiber having excellent mechanical strength and shape stability, excellent biodegradability and biocompatibility, slow deterioration in vivo, and excellent adhesion to cells, a method for producing the same, and a cell scaffolding material Is provided.

도 1은 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 FT-IR 스펙트럼이다.
도 2는 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 WAXD 패턴이다.
도 3은 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 TGA 곡선이다.
도 4는 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 직경 분포를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 SEM 사진과 수(水) 접촉 화상이다.
도 6은 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 골격상에 MC3T3-E1를 접종하여 배양한 후의 세포 접착율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시형태에 따른 일렉트로스핀 섬유를 포함하는 나노 섬유의 골격상에 MC3T3-E1를 접종하여 배양한 후의 SEM 사진이다.
1 is an FT-IR spectrum of nanofibers comprising electrospin fibers according to an embodiment.
2 is a WAXD pattern of nanofibers comprising electrospin fibers according to an embodiment.
3 is a TGA curve of nanofibers comprising electrospin fibers according to an embodiment.
4 is a graph showing a diameter distribution of nanofibers including the electrospin fibers according to the embodiment.
FIG. 5 is a SEM photograph and a water contact image of a nanofiber including an electrospin fiber according to an embodiment. FIG.
6 is a graph showing the cell adhesion rate after inoculating MC3T3-E1 on the skeleton of the nanofibers containing the electrospin fibers according to the embodiment.
7 is a SEM photograph after inoculation of MC3T3-E1 on the skeleton of the nanofibers containing the electrospin fibers according to the embodiment.

이하, 본 발명의 나노 섬유, 그 제조 방법 및 세포 비계 재료에 대해, 실시형태에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the nanofiber of this invention, its manufacturing method, and a cell scaffold material are demonstrated based on embodiment.

실시형태에 따른 나노 섬유는 폴리카프로락톤(PCL)과, 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 다면체 올리고실시스퀴옥산(polyhedral oligosilsesquioxane; POSS)의 공중합체를 갖는다. 여기서, 나노 섬유란, 대부분이 직경 1㎛ 미만의 섬유를 말한다. 실시형태에 따른 나노 섬유는 기계적 강도 및 형상 안정성이 우수하고, 또한 생분해성 및 생체 적합성이 우수하다. 또한, 나노 섬유는 목적에 반하지 않는 한 다른 성분이 포함되어 있어도 좋다.The nanofibers according to the embodiment have a copolymer of polycaprolactone (PCL), polyethylene glycol (PEG) and polyhedral oligosilsesquioxane (POSS). Here, a nanofiber means the fiber of the less than 1 micrometer in diameter mostly. Nanofibers according to the embodiment are excellent in mechanical strength and shape stability, and are also excellent in biodegradability and biocompatibility. In addition, the nanofiber may contain other components as long as it does not contradict the purpose.

본 실시형태에 있어서, POSS는 하기 화학식 3으로 표시되는 다면체 올리고실시스퀴옥산이다. In this embodiment, POSS is a polyhedral oligo silsquioxane represented by following formula (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

(단, 화학식 3에 있어서, R은 시클로헥실기를 나타냄)(However, in the formula (3), R represents a cyclohexyl group)

본 실시형태에 있어서, PEG의 수평균 분자량은 3400~8000이다. PEG는 직쇄형 구조를 이루며, 하기 화학식 4와 같이 나타낼 수 있다.In this embodiment, the number average molecular weight of PEG is 3400-8000. PEG forms a straight chain structure and may be represented by the following Chemical Formula 4.

Figure pat00004
Figure pat00004

본 실시형태에 있어서, PEG와 POSS의 공중합체는 하기 화학식 5와 같이 나타낼 수 있다.In the present embodiment, the copolymer of PEG and POSS may be represented by the following formula (5).

Figure pat00005
Figure pat00005

(단, 화학식 5에 있어서, R은 시클로헥실기를 나타냄) (In Formula 5, R represents a cyclohexyl group.)

실시형태에 따른 나노 섬유는 일렉트로스피닝법에 의해 제조된 것이다. 더 구체적인 제조 방법은 PCL를 포함하는 용액과, PEG와 POSS의 공중합체를 포함하는 용액을 혼합하는 혼합 공정과, 일렉트로스피닝법에 의해 혼합 공정에서 얻어진 혼합 용액으로부터 나노 섬유를 얻는 섬유화 공정를 갖는다. 또한, 실시형태에 따른 나노 섬유와 동일한 성분을 가진 나노 섬유가 얻어지면, 일렉트로스피닝법 이외의 방법에 의해 나노 섬유를 제조해도 좋다.The nanofibers according to the embodiment are produced by the electrospinning method. More specific manufacturing methods include a mixing step of mixing a solution containing PCL, a solution containing a copolymer of PEG and POSS, and a fiberizing step of obtaining nanofibers from the mixed solution obtained in the mixing step by the electrospinning method. Moreover, if the nanofiber which has the same component as the nanofiber which concerns on embodiment is obtained, you may manufacture a nanofiber by methods other than the electrospinning method.

본 실시형태에서 PEG와 POSS의 공중합체는 PEG와, POSS의 매크로모노머인 프로필디메틸시릴시클로헥실이소시아네이트 다면체 올리고실시스퀴옥산(Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane)을 우레탄 결합시켜 얻는다. 이 우레탄 결합은 디라우린산디부틸주석(DBTDL)을 촉매로 하고, PEG의 말단 디올기와 POSS의 매크로모노머의 모노이소시아네이트기의 사이에서 발생한다.In the present embodiment, the copolymer of PEG and POSS is obtained by urethane-bonding PEG with isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane, which is a macromonomer of POSS. This urethane bond is produced between dibutyltin dilaurate (DBTDL) as a catalyst and between the terminal diol of PEG and the monoisocyanate group of the macromonomer of POSS.

[실시예][Example]

[원료][Raw material]

PCL는 수평균 분자량 80kDa(이하, 단지 「80k」라고 함. 다른 폴리머에 대해서도 동일함)의 것을 시그마알드리치재팬사로부터 입수했다.PCL obtained the number average molecular weight of 80 kDa (Hereinafter, only "80k". The same also for other polymers) from Sigma Aldrich Japan.

PEG는 수평균 분자량이 3.4k와 8.0k이고, 알드리치사제의 것을 정제하여 사용했다. 이 정제는 PEG의 클로로포름 용액을 n-헥산에 투입하여 PEG를 침전시키는 공정을 2회 반복하는 것에 의해 실시했다.PEG had 3.4 k and 8.0 k of number average molecular weights, and was refine | purified and used the thing made by Aldrich. This purification was carried out by repeating the process of precipitating PEG by adding a chloroform solution of PEG to n-hexane.

POSS의 매크로모노머인 프로필디메틸시릴시클로헥실이소시아네이트-다면체 올리고실시스퀴옥산(Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane)은 토멘플라스틱사로부터 입수했다. 직접 우레탄 결합의 촉매인 DBTDL는 알드리치사제의 순도 95%의 것을 그대로 사용했다.The propyldimethylsilylcyclohexyl isocyanate-polyhedral oligosilsquioxane (Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane) which is a macromonomer of POSS was obtained from Tomen Plastic Co., Ltd. DBTDL, a catalyst for direct urethane bonds, was used as it was, having a purity of 95% by Aldrich.

양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG3.4k와 POSS의 공중합체(이하, 「PEG3.4 k-POSS」라고 함. 다른 공중합체에 대해서도 동일. 또한, PEG의 수평균 분자량을 기재하지 않을 때가 있음) 및 PEG8.4k-POSS는 DBTDL를 촉매로 하고, PEG의 말단 디올기와 POSS의 매크로모노머의 모노이소시아네이트기와의 사이에 직접 우레탄 결합시켜 합성했다.Amphiphilic, telechelic copolymer of PEG3.4k and POSS (hereinafter referred to as "PEG3.4 k-POSS". The same applies to other copolymers. In some cases, the number average molecular weight of PEG may not be described.) And PEG 8.4 k-POSS were synthesized by direct urethane bonding between the terminal diol of PEG and the monoisocyanate group of the macromonomer of POSS using DBTDL as a catalyst.

양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG3.4k-POSS 및 양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG8.0k-POSS가 우레탄 반응에 의해 합성된 것은 1 H-NMR 측정으로 확인했다. 즉, 3.15ppm의 -CH2-NCO기의 H 시그널이 사라진 것에 따라, 우레탄 결합이 형성된 것을 나타내는 4.26ppm의 화학 시프트가 나타났다.Amphiphilic, telechelic type PEG3.4k-POSS and amphiphilic, telechelic type PEG8.0k-POSS were synthesized by urethane reaction and confirmed by 1 H-NMR measurement. That is, as the H signal of the 3.15 ppm -CH 2 -NCO group disappeared, a 4.26 ppm chemical shift indicating that a urethane bond was formed was found.

또한, 양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG3.4k-POSS 중의 POSS 함유량 및 양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG8.0k-POSS 중의 POSS 함유량은 POSS 매크로모노머의 시클로헥실 공명(共鳴)을 1H-NMR 측정으로 관측하는 것에 의해 정량적으로 산출할 수 있다.In addition, the POSS content in the amphiphilic and telechelic type PEG3.4k-POSS and the POSS content in the amphiphilic and telechelic type PEG8.0k-POSS were measured by cyclohexyl resonance of POSS macromonomer at 1 H-NMR. It can calculate quantitatively by observing as

PEG-POSS의 말단의 관능기 수를 산출하면, 양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG3.4k-POSS의 말단은 2.1이고, 양친매성이고 텔레킬릭 타입의 PEG8.0k-POSS의 말단은 1.9였다. 또한, PEG3.4k-POSS 중의 POSS 매크로모노머의 산출 함유량, 및 PEG8.0k-POSS 중의 POSS 매크로모노머의 산출 함유량은 POSS의 매크로모노머의 공급량과 거의 일치했다.When the number of functional groups at the terminal of the PEG-POSS was calculated, the terminal of the amphiphilic and the telechelic type PEG3.4k-POSS was 2.1, and the terminal of the amphiphilic and the telechelic type PEG8.0k-POSS was 1.9. In addition, the calculated content of the POSS macromonomer in PEG3.4k-POSS and the calculated content of the POSS macromonomer in PEG8.0k-POSS were almost the same as the supply amount of the macromonomer of POSS.

[일렉트로스피닝]Electrospinning

우선, PCL과 PEG3.4k-POSS의 혼합액, PCL과 PEG8.0k-POSS의 혼합액, 및 PCL과 PEG8.0k의 혼합액을 제작했다. 이들 혼합액은 클로로포름:DMF=9:1(중량비)의 혼합 용매에 PCL를 용해시켜 12wt%로 한 것과, 텔레킬릭 타입의 PEG3.4k-POSS, 텔레킬릭 타입의 PEG8.0k-POSS, 및 PEG8.0k를 실온에서 DMF에 하룻밤 용해시킨 것을 각각 혼합하여 얻었다.First, the liquid mixture of PCL and PEG3.4k-POSS, the liquid mixture of PCL and PEG8.0k-POSS, and the liquid mixture of PCL and PEG8.0k were produced. These mixed solutions were prepared by dissolving PCL in a mixed solvent of chloroform: DMF = 9: 1 (weight ratio) to 12wt%, PEG3.4k-POSS of telechelic type, PEG8.0k-POSS of telechelic type, and PEG8. 0k was dissolved in DMF overnight at room temperature to obtain a mixture.

또한, 이들 혼합액 중의 텔레킬릭 타입의 PEG3.4k-POSS, 텔레킬릭 타입의 PEG8.0k-POSS, 및 PEG8.0k의 각 중량은, PCL의 중량을 기준으로 하여 모두 약 30 wt%였다.In addition, each weight of the telechelic type PEG3.4k-POSS, the telechelic type PEG8.0k-POSS, and PEG8.0k in these mixed liquids was about 30 wt% based on the weight of PCL.

계속해서, 플라스틱 주사기를 이용해 이들 혼합액을 모세관 선단에 공급했다. 그리고, 일렉트로스피닝 장치의 양극(애노드)에 접속된 구리선을 혼합액에 삽입하고, 또한 음극(캐소드)을 금속제 컬렉터에 장착했다. 모세관 선단과 컬렉터의 거리를 15cm로 고정하고, 양음극간 전압을 12kV로 고정했다.Subsequently, these mixed liquids were supplied to the capillary tip using a plastic syringe. And the copper wire connected to the positive electrode (anode) of the electrospinning apparatus was inserted in the liquid mixture, and also the negative electrode (cathode) was attached to the metal collector. The distance between the capillary tip and the collector was fixed at 15 cm, and the voltage between the anode and cathode was fixed at 12 kV.

그리고, PCL과 PEG3.4k-POSS의 혼합액, PCL과 PEG8.0k-POSS의 혼합액, 및 PCL과 PEG8.0k의 혼합액에 직류 전압을 인가하고, 일렉트로스피닝하여 나노 섬유를 제조했다. 이들 각 혼합액은 실온하에서 회전하는 금속제 컬렉터에 일렉트로스핀 되었다. 이와 같이 하여 각 나노 섬유를 얻었다. 이하, 일렉트로스피닝법에 의해 얻어진 나노 섬유를 단지 「일렉트로스핀 섬유」라고 표기한다.And a direct current voltage was applied to the liquid mixture of PCL and PEG3.4k-POSS, the liquid mixture of PCL and PEG8.0k-POSS, and the liquid mixture of PCL and PEG8.0k, and electrospinning to manufacture the nanofiber. Each of these liquid mixtures was electrospinned by a metal collector rotating at room temperature. In this way, each nanofiber was obtained. Hereinafter, the nanofiber obtained by the electrospinning method is only described as "electrospin fiber."

또한, PCL과 PEG3.4k-POSS의 혼합액으로부터 얻어지는 일렉트로스핀 섬유를 「PCL/PEG3.4k-POSS」라고 표기하고, PCL과 PEG8.0k-POSS의 혼합액으로부터 얻어지는 일렉트로스핀 섬유를 「PCL/PEG8.0k-POSS」라고 표기하고, PCL과 PEG8.0k의 혼합액으로부터 얻어지는 일렉트로스핀 섬유를 「PCL/PEG8.0k」라고 표기한다.In addition, the electrospin fiber obtained from the liquid mixture of PCL and PEG3.4k-POSS is described as "PCL / PEG3.4k-POSS", and the electrospin fiber obtained from the liquid mixture of PCL and PEG8.0k-POSS is called "PCL / PEG8. 0 k-POSS ", and the electrospin fiber obtained from the liquid mixture of PCL and PEG8.0k is described as" PCL / PEG8.0k. "

[해석][Translate]

(1) FT-IR(1) FT-IR

일렉트로스핀 섬유의 FT-IR 해석은 IRPrestige-21(시마즈세이사쿠쇼사제)를 사용하여 600~4000cm-1의 범위로 실시했다.The FT-IR analysis of the electrospin fiber was performed in the range of 600-4000 cm <-1> using IRPrestige-21 (made by Shimadzu Corporation).

도 1은 PCL(neatPCL), PCL/PEG8.0k-POSS, PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유 및 POSS의 FT-IR 스펙트럼이다.1 is the FT-IR spectrum of each electrospin fiber and POSS of PCL (neatPCL), PCL / PEG8.0k-POSS, PCL / PEG3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k.

PCL의 일렉트로스핀 섬유의 스펙트럼은 C=O 신축과 C-C, C-O 신축에 의한 1720cm-1와 1162cm-1에 특징적인 피크가 있고, 이들 피크는 반결정성 PCL를 나타내고 있다. 이들 피크는 결정성 PCL의 1722cm-1의 비교적 날카로운 카르보닐 밴드와 비정질 PCL의 1734cm-1의 작은 어깨 밴드에 기인한다.Spectrum of the electro spin the fibers of the PCL, and the characteristic peaks in the C = O stretching and CC, CO stretching 1720cm -1 and 1162cm -1 due to these peaks it shows a semi-crystalline PCL. These peaks are attributable to a small shoulder band of 1734cm -1 1722cm -1 of the crystalline PCL of relatively sharp carbonyl band of the amorphous PCL.

한편, PCL/PEG3.4k-POSS 중 및 PCL/PEG8.0k-POSS 중의 PCL의 결정성 C=O 신축은 상대적으로 감소했다. 이것은 PCL과 PEG-POSS의 사이에 상호작용이 있는 것을 나타내고 있다. PCL/PEG3.4k-POSS 중 및 PCL/PEG8.0k-POSS 중의 POSS의 존재를 나타내는 890cm-1의 분명한 밴드도 확인되었다. 이 밴드는 Si-O-H기의 구부림 모드에 기인한다.On the other hand, the crystalline C = O stretching of PCL in PCL / PEG 3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k-POSS was relatively decreased. This indicates that there is an interaction between PCL and PEG-POSS. A clear band of 890 cm -1 was also identified, indicating the presence of POSS in PCL / PEG 3.4k-POSS and in PCL / PEG8.0k-POSS. This band is due to the bending mode of the Si-OH group.

(2) 광각 X선 회절(WAXD)(2) wide-angle X-ray diffraction (WAXD)

일렉트로스핀 섬유의 광각 X선 회절(Wide angle X-ray diffraction; WAXD)는, X선 회절 장치(리가크사제 Rotaflex RTP300)를 이용하여, 실온하에서 40kV, 150mA의 조건으로 스캔 속도 매분 2°로 5°~40°의 범위로 실시했다. 또한, CuKα선의 조사원은 파장 1.5402Å으로 했다. 얻어진 PCL/PEG-POSS의 결정화도는 생분해성의 세포 비계 재료로서 PCL/PEG-POSS를 이용하는 경우에 매우 중요하다. 결정화도는 구조, 물리적 특성(예를 들면, 기계적 특성 등) 및 생분해성에 결정적인 영향을 미치기 때문이다.Wide angle X-ray diffraction (WAXD) of the electrospin fibers was performed using an X-ray diffractometer (Rotaflex RTP300, manufactured by Rigak Co., Ltd.) at a scanning speed of 2 ° per minute at 40 kV and 150 mA at room temperature. It carried out in the range of ° -40 degree. In addition, the irradiation source of CuK (alpha) ray was set to wavelength 1.5402 Hz. The crystallinity of the obtained PCL / PEG-POSS is very important when PCL / PEG-POSS is used as a biodegradable cell scaffolding material. This is because crystallinity has a decisive influence on structure, physical properties (eg, mechanical properties, etc.) and biodegradability.

도 2는 PCL(neatPCL), PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0k-POSS, 및 PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유의 WAXD 패턴이다. WAXD 패턴은 PCL의 미세 구조에 PEG-POSS를 가한 영향을 조사하기 위해 측정했다.2 is a WAXD pattern of each electrospin fiber of PCL (neatPCL), PCL / PEG3.4k-POSS, PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8.0k. WAXD patterns were measured to investigate the effect of PEG-POSS on the microstructure of PCL.

도 2에 도시한 바와 같이, PCL/PEG-POSS의 각 일렉트로스핀 섬유는 2θ=21.4°(강), 21.9°(어깨), 및 23.6°(중)의 3 가지 특징적인 피크를 나타냈다. 이것들은 [110], [111], 및 [200]의 반사에 상당하고, PCL의 일렉트로스핀 섬유의 미세 결정 구조와 동일하다.As shown in FIG. 2, each electrospin fiber of PCL / PEG-POSS exhibited three characteristic peaks of 2θ = 21.4 ° (strong), 21.9 ° (shoulder), and 23.6 ° (middle). These correspond to the reflections of [110], [111], and [200], and are the same as the fine crystal structure of the electrospin fibers of PCL.

PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0k-POSS, 및 PCL/PEG8.0k의 피크 강도는 PCL의 일렉트로스핀 섬유와 비교하여 약간 감소하고 있다. 이것은 부피가 큰 POSS가 PCL의 결정화를 저해하는 것에 기인한다. 또한, 결정 POSS에 의한 2θ=7.5°의 강한 반사가 명확히 관측되었다. 또한, PCL/PEG8.0k 중의 PEG의 회절 현상에 의해, [120]의 반사에 상당하는 2θ=18.8°의 피크를 발생했다.Peak intensities of PCL / PEG 3.4k-POSS, PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8.0k are slightly decreasing compared to the electrospin fibers of PCL. This is due to the bulky POSS inhibiting the crystallization of PCL. In addition, strong reflection of 2θ = 7.5 ° by crystal POSS was clearly observed. Further, a diffraction phenomenon of PEG in PCL / PEG8.0k produced a peak at 2θ = 18.8 ° corresponding to the reflection of [120].

이상으로부터 PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0k-POSS의 각 일렉트로스핀 섬유는, PCL(neatPCL)의 일렉트로스핀 섬유와 동일한 정도의 기계적 강도, 형상 안정성 및 생분해성을 갖는 것을 알았다. 즉, PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0k-POSS의 각 일렉트로스핀 섬유는 PCL의 일렉트로스핀 섬유와 마찬가지로 기계적 강도 및 형상 안정성이 우수하고, 또한 생분해성이 우수한 것을 알 수 있었다.As mentioned above, it turned out that each electrospin fiber of PCL / PEG3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k-POSS has the same mechanical strength, shape stability, and biodegradability as the electrospin fiber of PCL (neatPCL). That is, it was found that each of the electrospin fibers of PCL / PEG 3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k-POSS had excellent mechanical strength and shape stability and excellent biodegradability, similar to those of the PCL electrofin fibers.

(3) TG/DTA(3) TG / DTA

PCL, PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0k-POSS, 및 PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유의 열안정성과 혼화성을 조사하기 위해, 열중량 분석(Thermogravimetric analysis; TGA)을 실시했다. 열중량 분석은 질소 분위기하에서 승온 속도 매분 20℃의 조건으로, TG/DTA6200(세이코 인스트루먼츠사제)를 이용했다.Thermogravimetric analysis (TGA) was performed to investigate the thermal stability and miscibility of each electrospin fiber of PCL, PCL / PEG3.4k-POSS, PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8.0k. Carried out. Thermogravimetric analysis used TG / DTA6200 (made by Seiko Instruments Inc.) on the conditions of 20 degreeC of temperature increase rate every minute in nitrogen atmosphere.

도 3은 PCL(neatPCL), PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0k-POSS, 및 PCL/PEG8.0 k의 각 일렉트로스핀 섬유의 TGA 곡선이다. 도 3에 도시한 바와 같이, PCL의 일렉트로스핀 섬유(Td:320℃)와 비교하여 PCL/PEG8.0k(Td:240℃)의 열안정성은 240℃를 초과하면 현저히 감소한다. 한편, 텔레킬릭 타입의 PEG-POSS를 취입한 PCL의 일렉트로스핀 섬유는 POSS의 매크로모노머를 취입했기 때문에 양호한 열안정성을 나타냈다.3 is a TGA curve of each electrospin fiber of PCL (neatPCL), PCL / PEG3.4k-POSS, PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8.0 k. As shown in FIG. 3, the thermal stability of PCL / PEG8.0k (Td: 240 ° C.) is significantly reduced when it exceeds 240 ° C. as compared to the electrospin fibers (Td: 320 ° C.) of PCL. On the other hand, the electrospin fiber of PCL which injected the telechelic type PEG-POSS showed favorable thermal stability because it injected the macromonomer of POSS.

그러나, PCL/PEG3.4k-POSS의 일렉트로스핀 섬유는, 200℃ 부근에서 20%의 중량 감소를 수반하는 최초의 분해를 나타냈다. 이것은 PCL/PEG의 일렉트로스핀 섬유의 분해 거동과 유사하다. 또한, PCL/PEG3.4k-POSS의 일렉트로스핀 섬유의 열안정성은 350℃을 초과하면 PCL의 일렉트로스핀 섬유의 열안정성을 상회했다. PCL/PEG-POSS의 일렉트로스핀 섬유는 POSS를 취입했기 때문에, PCL의 일렉트로스핀 섬유와 비교하여 PCL 잔사(탄화물이나 세라믹스의 생성량)가 증가했다.However, the electrospin fibers of PCL / PEG 3.4 k-POSS exhibited the first degradation with a 20% weight loss near 200 ° C. This is similar to the degradation behavior of electrospin fibers of PCL / PEG. In addition, the thermal stability of the electrospin fibers of PCL / PEG 3.4k-POSS exceeded the thermal stability of the electrospin fibers of PCL when it exceeded 350 ° C. Since the electrospin fibers of PCL / PEG-POSS were injected with POSS, the PCL residue (the amount of carbides and ceramics produced) increased compared with the electrospin fibers of PCL.

(4) 전자현미경 관찰·수접촉각(4) Electron microscope observation, water contact angle

일렉트로스핀 섬유의 구조와 직경을 주사 전자현미경(scanning electron microscopy; SEM) 법에 의해 결정했다. 주사 전자현미경 장치는 히타치세이사쿠쇼샤의 S-3000N를 이용하여, Pd-Pt를 스패터한 각 일렉트로스핀 섬유 시료에 20kV의 전위를 인가하여 측정했다. 또한, 일렉트로스핀 섬유의 직경은 화상 처리 소프트 ImageJ를 이용하여 계측했다. 일렉트로스핀 섬유의 직경의 평균값은 150회 계측한 평균 값으로 했다.The structure and diameter of the electrospin fibers were determined by scanning electron microscopy (SEM). The scanning electron microscope apparatus measured by applying the electric potential of 20 kV to each electrospin fiber sample which sputtered Pd-Pt using S-3000N of Hitachi Seisakusho. In addition, the diameter of the electrospin fiber was measured using image processing software ImageJ. The average value of the diameter of the electrospin fiber was made into the average value measured 150 times.

도 4는 (a) PCL, (b) PCL/PEG3.4k-POSS, (c) PCL/PEG8.0k-POSS, 및 (d) PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유의 직경 분포를 나타내는 그래프이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 각 일렉트로스핀 섬유의 평균 직경은 PCL이 713±408nm, PCL/PEG3.4k-POSS가 528±253nm, PCL/PEG8.0k-POSS가 479±326nm, 및 PCL/PEG8.0k가 607±343nm이었다. 텔레킬릭 타입의 PEG-POSS(PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0 k-POSS)의 일렉트로스핀 섬유는, PCL의 일렉트로스핀 섬유 및 PCL/PEG8.0k의 일렉트로스핀 섬유와 비교하여 섬유 직경이 작고, 섬유 직경 분포가 좁았다.4 is a graph showing the diameter distribution of each electrospin fiber of (a) PCL, (b) PCL / PEG3.4k-POSS, (c) PCL / PEG8.0k-POSS, and (d) PCL / PEG8.0k. to be. As shown in FIG. 4, the average diameter of each electrospin fiber was 713 ± 408 nm for PCL, 528 ± 253 nm for PCL / PEG 3.4k-POSS, 479 ± 326 nm for PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8. .0k was 607 ± 343 nm. Electrospin fibers of the telechelic type PEG-POSS (PCL / PEG3.4k-POSS and PCL / PEG8.0 k-POSS) are compared to the electrospin fibers of PCL and the electrospin fibers of PCL / PEG8.0k. The diameter was small and the fiber diameter distribution was narrow.

접촉각 분석기(교와가이멘가가쿠샤 DM-CE1)를 이용하여, 각 일렉트로스핀 섬유의 수접촉각을 측정했다. 구체적으로는 마이크로실린지로부터 약 1.3μL의 물방울을 각 일렉트로스핀 섬유의 표면에 적하하고, 적하된 물방울의 외형을 고해상도 카메라로 포착하여, 접촉 형상 분석 장치 DSA100(독일 Kruss사제)와 다기능 통합 해석 소프트 FAMAS를 이용하여 각도를 산출했다. 15회의 측정의 평균값을 수접촉각 데이터로 했다. 또한, 각 일렉트로스핀 섬유는 50℃로 4일간 감압 건조한 것을 이용했다.The water contact angle of each electrospin fiber was measured using the contact angle analyzer (Kyogawa Kaimen Chemical Co., Ltd. DM-CE1). Specifically, about 1.3 μL of water droplets are dropped from the microcylinder onto the surface of each electrospin fiber, and the appearance of the dropped water droplets is captured by a high resolution camera, and the contact shape analyzer DSA100 (manufactured by Kruss, Germany) and the multifunctional integrated analysis software The angle was calculated using FAMAS. The average value of 15 measurements was made into water contact angle data. In addition, each electrospin fiber used the thing dried under reduced pressure at 50 degreeC for 4 days.

도 5는 (a) PCL, (b) PCL/PEG3.4k-POSS, (c) PCL/PEG8.0k-POSS, 및 (d) PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유의 SEM 사진과 각 일렉트로스핀 섬유의 수접촉 화상이다. 일렉트로스핀 섬유는 섬유 방향이 랜덤인 상태로 퇴적하고 있다.FIG. 5 shows SEM photographs and respective electrophores of each electrospin fiber of (a) PCL, (b) PCL / PEG3.4k-POSS, (c) PCL / PEG8.0k-POSS, and (d) PCL / PEG8.0k. It is a water contact image of spin fiber. Electrospin fibers are deposited in a state in which the fiber direction is random.

PCL의 일렉트로스핀 섬유의 수접촉각은 약 129.8±1.4°이고, PCL의 일렉트로스핀 섬유가 소수성인 것을 나타내고 있다. 그러나, PCL/PEG3.4k-POSS의 수접촉각은 96.7±5.4°이고, PCL/PEG8.0k의 수접촉각은 74.9±7.5°이며, PCL/PEG8.0 k-POSS의 수접촉각은 36.5±1.5°였다. 이것은 PCL의 일렉트로스핀 섬유에 친수성 PEG 및/또는 소수성 POSS를 취입하는 것에 의해, 친수성-소수성을 조정할 수 있는 것을 나타내고 있다.The water contact angle of the PCL electrospin fibers is about 129.8 ± 1.4 °, indicating that the electrospin fibers of the PCL are hydrophobic. However, the water contact angle of PCL / PEG3.4k-POSS is 96.7 ± 5.4 °, the water contact angle of PCL / PEG8.0k is 74.9 ± 7.5 °, and the water contact angle of PCL / PEG8.0 k-POSS is 36.5 ± 1.5 °. It was. This shows that hydrophilicity-hydrophobicity can be adjusted by injecting hydrophilic PEG and / or hydrophobic POSS into the electrospin fibers of PCL.

[세포 배양][Cell Culture]

우선, PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0k-POSS, 및 PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유를 99% 에탄올에 30분간 담궈 살균했다. 이 살균 공정은 2회 실시했다. 계속해서, 각 일렉트로스핀 섬유를 증류수로 3회 세정하여 잔류 에탄올을 제거했다. 그리고, 각 일렉트로스핀 섬유상에서 이화학연구소 세포뱅크로부터 입수한 골아세포양 세포 MC3-T3E1를 13세대에 걸쳐 계대 배양했다.First, each of the electrospin fibers of PCL / PEG 3.4k-POSS, PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8.0k was sterilized by soaking in 99% ethanol for 30 minutes. This sterilization step was performed twice. Subsequently, each electrospin fiber was washed three times with distilled water to remove residual ethanol. Subsequently, the osteoblast-like cells MC3-T3E1 obtained from the Bank of Science and Technology on each electrospin fiber were passaged for 13 generations.

구체적으로는 MC3T3-E1를 각 일렉트로스핀 섬유의 세포 비계 재료에 접종하고, 3시간, 6시간 및 24시간 세포 배양 한 것을 온도 4℃의 조건하에서, 10% 포름알데히드 용액에 각각 하룻밤 담궜다. 계속해서, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 99%(2 회)로 농도를 서서히 늘린 에탄올로 세포 배양한 각 일렉트로스핀 섬유를 차례로 처리하는 공정(1공정 5분간)을 5회 반복하여 탈수했다. 마지막으로, t-부틸알콜(와코케미컬샤제)을 이용하여, 세포 배양한 각 일렉트로스핀 섬유를 하룻밤 동결 건조시켜 분석용 시료를 얻었다.Specifically, MC3T3-E1 was inoculated into the cell scaffold material of each electrospin fiber, and the cells cultured for 3 hours, 6 hours, and 24 hours were soaked in a 10% formaldehyde solution overnight under conditions of a temperature of 4 ° C. Subsequently, the process of sequentially processing each electrospin fiber cultured with ethanol in which the concentration was gradually increased to 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, and 99% (twice) (step 1, 5 minutes) was performed. Dehydrated five times. Finally, each sample was electrolyzed overnight using t-butyl alcohol (manufactured by Wako Chemical Co., Ltd.) to obtain a sample for analysis.

배양은 배양기 내를 CO25% 분위기하에서 온도 37℃로 하고, 세포 농도를 5×104 세포/웰로 하여, αMEM(상품명 GIBCO)의 배지(培地)를 이용하여 실시했다. 배지는 10%의 가열 불활성화된 소 태자혈청(fetal bovine serum; FBS)과, 100U/mL의 스트렙토마이신과, 0.1%의 β-글리피롤린산에스테르를 포함한다. 골아세포 분화를 유발하기 위해 이 배지를 이용했다.The culture was carried out using a medium of αMEM (trade name GIBCO) at a temperature of 37 ° C. under a CO 2 5% atmosphere and a cell concentration of 5 × 10 4 cells / well. The medium contains 10% heat inactivated fetal bovine serum (FBS), 100 U / mL streptomycin, and 0.1% β-glypyrroline acid ester. This medium was used to induce osteoblast differentiation.

또한, 배양은 조직 배양 접시(tissue culture dishes; TCDs) 내에서 실시했다. 조직 배양 접시는 서모피셔사이언티픽샤(덴마크)의 폴리스틸렌 접시(브랜드명 Nunc)를 이용했다. 배양 접시로의 영양분이 충분한 공급을 확보하기 위해, 배지는 2일에 1회 교환했다.In addition, the culture was carried out in tissue culture dishes (TCDs). As a tissue culture dish, a polystyrene dish (brand name Nunc) manufactured by Thermo Fisher Scientific (Denmark) was used. To ensure a sufficient supply of nutrients to the culture dish, the medium was changed once every two days.

[세포 접착][Cell adhesion]

도 6은 PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0k-POSS, 및 PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유의 골격상에 MC3T3-E1를 접종하여, 3시간, 6시간 및 24시간 세포 배양 한 후의 세포 접착율을 나타내는 그래프이다. 세포 접착율은 세포 배양 후에 배지에 존재하는 세포 수를 세어, 하기 식에 의해 산출했다. 또한, 세포 수는 3회의 평균값을 채용했다.FIG. 6 shows cells inoculated with MC3T3-E1 on the skeleton of each of the electrospin fibers of PCL / PEG3.4k-POSS, PCL / PEG8.0k-POSS, and PCL / PEG8.0k. It is a graph showing the cell adhesion rate after incubation. The cell adhesion rate was calculated by the following formula by counting the number of cells present in the medium after cell culture. In addition, the cell number employ | adopted the average value of 3 times.

세포 접착율(%)={1-부유 세포수/(5.0×104)}×100Cell adhesion rate (%) = {1- suspended cell number / (5.0 × 10 4 )} × 100

도 6에 도시한 바와 같이, PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0k-POSS는 PCL/PEG8.0k와 비교하여 세포 배양 당초의 접착율이 높았다. 이것은 POSS 중의 실록산 부위의 표면 에너지가 높기 때문이라고 생각된다. 실시형태에 따른 PCL/PEG-POSS의 세포 비계 재료는 24시간의 세포 배양 후, 독성이 없고 세포 비계 재료 표면과 세포와의 사이에서 양호한 세포 접착율(~약 93%)을 유지하는 것을 알 수 있었다. 따라서, PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0k-POSS 각 일렉트로스핀 섬유는 생체 적합성 및 세포로의 접착성이 우수한 것을 알 수 있었다.As shown in FIG. 6, PCL / PEG 3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k-POSS had a high adhesion rate at the beginning of cell culture compared to PCL / PEG8.0k. This is considered to be because the surface energy of the siloxane site | part in POSS is high. It can be seen that the cell scaffold material of PCL / PEG-POSS according to the embodiment is not toxic after 24 hours of cell culture and maintains a good cell adhesion rate (~ about 93%) between the cell scaffold material surface and the cells. there was. Accordingly, it was found that the electrospin fibers of PCL / PEG 3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k-POSS were excellent in biocompatibility and adhesion to cells.

도 7은 PCL, PCL/PEG3.4k-POSS, PCL/PEG8.0 k-POSS, 및 PCL/PEG8.0k의 각 일렉트로스핀 섬유의 골격상에 MC3T3-E1를 접종하여 3 시간 및 6 시간 세포 배양한 후의 SEM 사진이다. 이들 각 일렉트로스핀 섬유의 세포의 접착, 증식 및 상호 작용의 각 정도를 SEM 사진에 의해 조사했다.Figure 7 Cell incubation for 3 and 6 hours by inoculation of MC3T3-E1 on the skeleton of each electrospin fiber of PCL, PCL / PEG3.4k-POSS, PCL / PEG8.0 k-POSS, and PCL / PEG8.0k. It is SEM photograph after one. The degree of adhesion, proliferation, and interaction of the cells of each of these electrospin fibers was examined by SEM photograph.

본 실시예에서, 각 일렉트로스핀 섬유의 세포 비계 재료는, MC3T3-E1 세포로의 세포 독성이 거의 없었다. 도 7에 도시한 바와 같이, MC3T3-E1 세포는 실시예의 각 일렉트로스핀 섬유의 세포 비계 재료에 정확히 부착되고, 세포 배양 시간에 따라서 순조롭게 집합체를 형성했다. 또한, PCL의 일렉트로스핀 섬유로 배양한 MC3T3-E1 세포는 6 시간의 세포 배양 후에, 세포의 접착이 비교적 적었다.In this example, the cell scaffold material of each electrospin fiber had little cytotoxicity to MC3T3-E1 cells. As shown in FIG. 7, MC3T3-E1 cells adhered correctly to the cell scaffolding material of each electrospin fiber of the examples, and formed aggregates smoothly according to the cell culture time. In addition, MC3T3-E1 cells cultured with PCL electrospin fibers had relatively little cell adhesion after 6 hours of cell culture.

한편, PCL/PEG3.4k-POSS 및 PCL/PEG8.0k-POSS의 각 일렉트로스핀 섬유는 3 시간의 세포 배양 후, PCL의 일렉트로스핀 섬유와 비교하여 세포의 부착력이 매우 높았다. 또한, 6 시간의 세포 배양 후, MC3T3-E1 세포의 대부분이 세포질을 확장하기 시작한 것이 확인되었다. 즉, 실시형태에 따른 나노 섬유는 세포의 부착력이 높은 것, 즉, 세포로의 접착성이 우수한 것을 알 수 있었다.On the other hand, each of the electrospin fibers of PCL / PEG 3.4k-POSS and PCL / PEG8.0k-POSS had very high cell adhesion after cell culture for 3 hours, compared to the electrospin fibers of PCL. In addition, after 6 hours of cell culture, it was confirmed that most of the MC3T3-E1 cells began to expand the cytoplasm. In other words, it was found that the nanofibers according to the embodiment had high adhesion to cells, that is, excellent adhesion to cells.

이상으로부터 양친매성이고 테레킬릭형 PEG-POSS를 취입한 PCL의 일렉트로스핀 섬유는 향후의 생물 의학 재료, 특히 세포 비계 재료로서 큰 기대를 갖게 한다.From the above, PCL's electrospin fibers incorporating amphiphilic PEG-POSS have high expectations as future biomedical materials, particularly cell scaffolding materials.

또한, POSS를 이용한 세포 비계 재료로서 폴리(에스테르-우레탄)(PEU)와 POSS의 다공성 복합 필름(POSS-PEU)이나 폴리(카보네이트실세스퀴옥산-우레아)(POSS-PCSBU)가 알려져 있다(예를 들면, Y.L.Guo외 2명, "J.Tissue.Eng.Reg.Med." 2010년, 제 4 권, 제 7 호, p.553-564 참조).In addition, poly (ester-urethane) (PEU), porous composite film of POSS (POSS-PEU), and poly (carbonate silsesquioxane-urea) (POSS-PCSBU) are known as cell scaffolding materials using POSS. See, for example, YLGuo et al., "J. Tissue.Eng.Reg.Med." 2010, Vol. 4, No. 7, p.553-564).

본 발명의 나노 섬유 또는 세포 비계 재료(POSS-PEG/PCL)는, 상기한 기존의 POSS 함유 재료(POSS-PEU나 POSS-PCSBU)의 경우와 비교하여, 원료가 되는 POSS 화합물(POSS-PEG)의 합성이 용이하다.The nanofiber or cell scaffolding material (POSS-PEG / PCL) of this invention is a POSS compound (POSS-PEG) which becomes a raw material compared with the case of the above-mentioned conventional POSS containing material (POSS-PEU or POSS-PCSBU). Is easy to synthesize.

또한, 본 발명의 나노 섬유 또는 세포 비계 재료(POSS-PEG/PCL)는 원료에 세포와의 친화성이 높은 PEG를 이용하고 있으므로, 상기한 기존의 POSS 함유 재료(POSS-PEU나 POSS-PCSBU)의 경우와 비교하여, 세포로의 접착성이 우수하다.In addition, since the nanofiber or cell scaffold material (POSS-PEG / PCL) of the present invention uses PEG having a high affinity for cells as a raw material, the above-described conventional POSS-containing material (POSS-PEU or POSS-PCSBU) In comparison with the case, adhesion to cells is excellent.

또한, 본 발명의 나노 섬유 또는 세포 비계 재료(POSS-PEG/PCL)는 원료에 생분해성이 우수한 PCL를 이용하므로, 상기한 기존의 POSS 함유 재료(POSS-PEU나 POSS-PCSBU)의 경우와 비교하여 생분해성이 우수하다.In addition, since the nanofiber or cell scaffold material (POSS-PEG / PCL) of the present invention uses PCL having excellent biodegradability as a raw material, it is compared with the conventional POSS-containing material (POSS-PEU or POSS-PCSBU) described above. Excellent biodegradability

또한, 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법은 PCL를 혼합하는 간단한 공정으로 상기한 기존의 POSS 함유 재료(POSS-PEU나 POSS-PCSBU)보다 우수한 세포 비계 재료를 제조할 수 있다.In addition, the method for producing a nanofiber of the present invention can produce a cell scaffold material superior to the above-described conventional POSS-containing materials (POSS-PEU or POSS-PCSBU) by a simple process of mixing PCL.

Claims (9)

폴리카프로락톤,
폴리에틸렌글리콜과 다면체 올리고실시스퀴옥산(polyhedral oligosilsesquioxane)의 공중합체를 갖는 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
Polycaprolactone,
A nanofiber comprising a copolymer of polyethylene glycol and polyhedral oligosilsesquioxane.
제 1 항에 있어서,
상기 다면체 올리고실시스퀴옥산이 하기 화학식 1로 표시되는 다면체 올리고실시스퀴옥산인 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
(화학식 1)
Figure pat00006

(단, 화학식 1에서, R은 알킬기를 나타내고, R'는 말단에 반응성 기를 갖는 관능기를 나타냄)
The method of claim 1,
The polyhedral oligosilsquioxane is a polyhedral oligosilsquioxane represented by the following formula (1).
(Formula 1)
Figure pat00006

(However, in formula (1), R represents an alkyl group, R 'represents a functional group having a reactive group at the terminal)
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌글리콜의 수평균 분자량이 3400~8000인 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
3. The method according to claim 1 or 2,
The number average molecular weight of the said polyethylene glycol is 3400-8000, The nanofiber characterized by the above-mentioned.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노 섬유는 전계방사법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The nanofiber is nanofibers, characterized in that produced by the field emission method.
폴리카프로락톤을 포함하는 용액과, 폴리에틸렌글리콜과 다면체 올리고실시스퀴옥산(polyhedral oligosilsesquioxane)의 공중합체를 포함하는 용액을 혼합하는 혼합 공정, 및
일렉트로스피닝법에 의해 상기 혼합 공정에서 얻어진 혼합 용액으로부터 나노 섬유를 얻는 섬유화 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
A mixing step of mixing a solution containing polycaprolactone and a solution containing a copolymer of polyethylene glycol and polyhedral oligosilsesquioxane, and
It has a fiberization process which obtains a nanofiber from the mixed solution obtained at the said mixing process by the electrospinning method, The manufacturing method of the nanofiber characterized by the above-mentioned.
제 5 항에 있어서,
상기 다면체 올리고실시스퀴옥산이 하기 화학식 2로 표시되는 다면체 올리고실시스퀴옥산인 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
(화학식 2)
Figure pat00007

(단, 화학식 2에서, R은 알킬기를 나타내고, R'는 말단에 반응성 기를 갖는 관능기를 나타냄)
The method of claim 5, wherein
The polyhedral oligosilsquioxane is a polyhedral oligosilsquioxane represented by the following formula (2).
(2)
Figure pat00007

(However, in formula (2), R represents an alkyl group, R 'represents a functional group having a reactive group at the terminal)
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 혼합 공정 이전에 폴리에틸렌글리콜과, 프로필디메틸시릴시클로헥실이소시아네이트- 다면체 올리고실시스퀴옥산(Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane)를 우레탄 결합시켜 공중합체를 얻는 공중합체 합성 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
The method according to claim 5 or 6,
Preparation of nanofibers further comprising a copolymer synthesis step of obtaining a copolymer by urethane-bonding polyethylene glycol and propyldimethylsilylcyclohexyl isocyanate-polyhedral oligosilsquioxane (Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligosilsesquioxane) before the mixing step Way.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌글리콜의 수평균 분자량은 3400~8000인 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
The number average molecular weight of the polyethylene glycol is 3400 ~ 8000 method for producing nanofibers.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 비계 재료.A cell scaffolding material comprising the nanofiber according to any one of claims 1 to 4.
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