KR20160019585A - 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 항균막은 불소로 기능화된 그래핀을 이용하여 제조됨으로써, 물리화학적으로 안정하고, 세균에 대한 강한 항균활성을 나타내는 효과가 있다.
Description
본 발명은 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 박테리아 및 미세 세균들에 의한 질병들이 증가하면서 이러한 균들을 제거 할 수 있는 항균제(antibacterial agent)의 제조 및 응용에 관한 관심이 증대하고 있다. 은 나노입자를 필두로 하여 산화 아연, 산화 티틴(titin)에서부터 항균성 고분자에 이르기까지 많은 물질들이 항균제로서 연구 되어왔다.
항균 물질은 크게 무기 화합물과 유기 화합물로 분류할 수 있는데, 유기 항균 물질의 단점으로는 그들의 적용분야가 제한된다는 것이다. 예를 들어, 낮은 열 저항성, 높은 생분해성 및 짧은 수명이 그것이다. 한편 탄소로 이루어진 그래핀(graphene)은 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한층의 두께를 가지는 전도성 물질이다. 이러한 그래핀은 구조적, 화학적으로도 매우 안정할 뿐 아니라 매우 뛰어난 전도체로서 실리콘보다 100배 빠르게 전자를 이동시키고, 구리보다도 약 100배 가량 더 많은 전류를 흐르는 것으로 알려져 있다. 따라서 상기와 같은 특징을 지닌 그래핀은 탄소가 가지는 화학결합의 다양성을 이용해 센서, 메모리 등 광범위한 기능성 소자로 현재까지 활발히 연구되고 있다.
불소는 원자량 19인 할로겐원소로, 세균에 의해 형성된 산에 대하여 치아가 잘 견디도록 내산성을 증가시켜 치아 우식증(충치)은 물론 치면 세균막에 작용하여 살균효과를 나타내어 치주질환의 치료 및 예방과 구강 건강 유지에도 중요한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 또한 불화물은 부식원성균에 대한 항균작용이나 세균의 산 생산에 관여하는 산소의 작용을 저해하는 성질을 갖는다.
따라서, 상기와 같이 물리화학적으로 안정하고, 세균에 대한 강한 항균활성을 갖는 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균제에 대한 연구의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명자들은 향균제에 대해 탐색하던 중, 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막이 물리화학적으로 안정하고, 세균에 대한 강한 항균활성을 나타내는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서,
본 발명은
불소로 기능화된 그래핀 시트를 포함하는, 항균막을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 불소로 기능화된 그래핀 시트를 포함하는, 항균막을 제공한다.
상기 불소는 세균에 대해 항균활성을 갖는 물질로, 상기 그래핀 100 중량부 기준으로 20 내지 50 중량부를 갖는 것이 바람직하고, 30 내지 40 중량부를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 상기 그래핀 100 중량부 대비 20 중량부 이하에서는 불소로 기능화된 그래핀 시트의 향균효과가 순수한 그래핀 시트에 비해 크지 않으며, 상기 불소함량이 증가할수록 항균효과는 개선되나, 그래핀 100 중량부 대비 50중량부를 초과시에는 그래핀의 벌집 구조가 깨지는 문제가 있다.
상기 불소는 플라즈마 처리 또는 화학적 치환방법에 의해 그래핀 표면에 기능화되는 것이 바람직하고, 본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 처리에 의해 기능화되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 sp2 결합에 의한 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한층의 두께를 가지는 반금속성 나노 물질로, 일반적인 탄소 구조체에 비하여 넓은 비표면적(2,630 m2·g-1)을 가지고 있다. 또한, 구조적 및 화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라, 전기 및 열전도도가 우수한 물질이다.
상기 그래핀은 -Cl로 기능화됨으로써 향균특성이 더욱 개선될 수 있다.
상기 항균막은 대장균(Escherichia coli), 포도상구균(staphylococcus), 폐렴 간균(Klebsiella pneumoniae), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 세라티아균(Serratia marcescens), 폐렴 연쇄 구균(Streptococcus pneuminiae), 헤모필루스 인플루엔자균(Haemophilus influenzae), 엔테로박터 클로아카에균(Enterobacter cloacae), 엔테로코커스 페칼리스균(Enterococcus faecalis), 살모넬라균(Salmonella), 캄필로박터(Campylobacter) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 병원균에 대해 항균활성을 나타낸다.
본 발명의 불소로 기능화된 그래핀 시트를 포함하는 항균막은 대장균에 대하여 95%이상의 강한 항균활성을 나타내어, 순수한 그래핀 시트를 이용한 항균막에 비해 더 우수한 항균활성을 나타낸다.
상기 항균막은 창상피복재, 식품 포장지, 구두 밑창, 항균 붕대, 항균종이, 항균 벽지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 용도로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 항균막은 불소로 기능화된 그래핀을 이용하여 제조됨으로써, 물리화학적으로 안정하고, 세균에 대한 강한 항균활성을 나타내는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 불소로 기능화된 그래핀 시트를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균막을 (a) 창상피복재 또는 (b) 식품 포장지로서의 사용을 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균막의 대장균에 대한 항균활성 과정을 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 항균막의 대장균에 대한 항균활성 결과를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균막을 (a) 창상피복재 또는 (b) 식품 포장지로서의 사용을 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균막의 대장균에 대한 항균활성 과정을 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 항균막의 대장균에 대한 항균활성 결과를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막의 제조
먼저, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법을 이용하여 제조한 그래핀을 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 타겟(target) 기판에 전사하여 그래핀 시트를 제작하였다.
상기 그래핀 시트의 표면을 불소로 기능화 하기 위하여, 세척된 그래핀 시트를 플라즈마 챔버 안에 넣은 후, 질소(N2)의 분위기 하에서 챔버의 진공 상태를 조절하였다. 그 후, 챔버 내에 불소 계열 기체(XeF, C3F8)를 주입한 후, 플라즈마를 생성하여 그래핀 시트 표면을 불소로 기능화하였다. 또한, 그래핀 시트 표면의 불소 비중을 조절하기 위해서 플라즈마 처리 시간, 플라즈마 파워, 기체 유량 및 기체의 종류를 조절하였다.
상기 불소로 기능화된 그래핀 시트의 이미지를 도 1에 나타내었고, 상기 시트를 이용한 항균막을 (a) 창상피복재 또는 (b) 식품 포장지로서의 사용을 도 2에 나타내었다.
실험예 1. 대장균(E. coil)에 대한 항균활성 분석
실시예 1에서 제조한 불소로 기능화된 그래핀 시트의 대장균에 대한 항균활성을 알아보기 위해 낙하 시험(Drop-test)을 실시하였다. 실험에서는 균 농도에 대한 CFU(colony forming unit) 값을 105 colony/㎖로 희석하여 사용하였고, 시료(sample)로는 그래핀 시트와 불소로 기능화된 그래핀 시트를 이용하였다. 상기 희석한 균 용액을 상기 시료의 표면에 각각 50 ㎕씩 가한 후, 37℃의 인큐베이터에서 6시간 동안 배양하였다. 그 후, 멸균 및 건조된 고체배지를 페트리(petri) 접시에 채운 후, 상기 배양을 마친 대장균을 도말하고 37℃의 인큐베이터에서 12~14시간 동안 배양한 후, 콜로니를 카운팅하였고, 그 결과를 기준(105 colony/㎖)과 비교하였다.
본 발명에 따른 불소로 기능화된 그래핀 시트의 대장균에 대한 항균활성 과정을 도 3에 나타내었고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타난 바와 같이, 상기 기준 대비 그래핀 시트에서는 세포 생존율이 90% 이상 감소해 90%이상의 항균특성을 나타냈으며, 불소로 기능화된 그래핀 시트(그래핀 100 중량부 대비 불소 30 중량부)의 경우 95% 이상의 항균특성을 나타내었다. 또한, 그래핀 시트의 불소 비중이 높을 수록 세포 생존율이 감소하여 항균특성이 더욱 향상되는 것으로 나타났다.
Claims (7)
- 불소로 기능화된 그래핀 시트를 포함하는, 항균막.
- 제1항에 있어서,
상기 불소는 상기 그래핀 100 중량부 기준으로 20 내지 50 중량부를 갖는 것을 특징으로 하는, 항균막. - 제1항에 있어서,
상기 불소는 플라즈마 또는 화학적 치환방법에 의해 그래핀 표면에 기능화된 것을 특징으로 하는, 항균막. - 제1항에 있어서,
상기 그래핀은 -Cl로 더 기능화된 것을 특징으로 하는, 항균막. - 제 1항에 있어서,
상기 항균막은 포도상구균(staphylococcus), 대장균(Escherichia coli), 폐렴 간균(Klebsiella pneumoniae), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 세라티아균(Serratia marcescens), 폐렴 연쇄 구균(Streptococcus pneuminiae), 헤모필루스 인플루엔자균(Haemophilus influenzae), 엔테로박터 클로아카에균(Enterobacter cloacae), 엔테로코커스 페칼리스균(Enterococcus faecalis), 살모넬라균(Salmonella), 캄필로박터(Campylobacter) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 병원균에 대해 항균활성을 나타내는 것을 특징으로 하는, 항균막. - 제 1항에 있어서,
상기 항균막은 대장균(Escherichia coli)에 대하여 95%이상의 항균활성을 나타내는 것을 특징으로 하는, 항균막. - 제 1항에 있어서,
상기 항균막은 창상피복재, 식품 포장지, 구두 밑창, 항균 붕대, 항균종이, 항균 벽지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는, 항균막.
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|---|---|---|---|
| KR1020140103619A KR20160019585A (ko) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | 불소로 기능화된 그래핀을 이용한 항균막 및 이의 제조방법 |
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| KR (1) | KR20160019585A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019532064A (ja) * | 2016-10-03 | 2019-11-07 | 日東電工株式会社 | 酸化グラフェン抗微生物要素 |
| CN114470296A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 珠海钛丰生物科技有限公司 | 一种稳定、超强抗菌超疏血敷料及其制备方法 |
| KR102427240B1 (ko) * | 2021-11-02 | 2022-08-01 | 정영숙 | 항균성 용품 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060114670A (ko) | 2006-10-17 | 2006-11-07 | 주식회사 비즈모델라인 | 무선 백신 배포 시스템 |
-
2014
- 2014-08-11 KR KR1020140103619A patent/KR20160019585A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20060114670A (ko) | 2006-10-17 | 2006-11-07 | 주식회사 비즈모델라인 | 무선 백신 배포 시스템 |
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