KR20160108709A - 선택적 투과성의 미세캡슐 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20160108709A KR1020150031094A KR20150031094A KR20160108709A KR 20160108709 A KR20160108709 A KR 20160108709A KR 1020150031094 A KR1020150031094 A KR 1020150031094A KR 20150031094 A KR20150031094 A KR 20150031094A KR 20160108709 A KR20160108709 A KR 20160108709A
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Abstract

본 발명은 상분리되는 고분자를 이용하여 원하는 크기의 균일한 기공을 쉘에 형성시킨 방법 및 이에 의한 미세캡슐 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 박막의 쉘 속에 분산된 용해성 고분자와 비용해성 고분자간의 상분리 특성을 이용하여 쉘에 균일하면서도 크기 제어가 가능한 기공을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 미세캡슐은 균일하면서도 크기 제어가 가능한 기공이 형성되어 있으므로 약물 전달체나 미세반응기 등으로 사용할 수 있다.

Description

선택적 투과성의 미세캡슐 및 이의 제조방법{Micro Capsule with selective permeability and Method of preparing the same}
본 발명은 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법 및 이에 의한 미세캡슐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상분리되는 고분자를 이용하여 원하는 크기의 균일한 기공을 쉘에 형성시킨 방법 및 이에 의한 미세캡슐 제조방법에 관한 것이다.
미세캡슐은 색소, 약물, 세포 등 활성성분을 특정 위치에 전달하는데 매우 효율적일뿐만 아니라 이들 활성성분을 안정적으로 구분하거나 저장할 수 있다.
이러한 미세캡슐을 제조하기 위한 다양한 방법들이 문헌에 제안되어 있다. 액적(emulsion drops)은 캡슐 제조의 템플릿으로 사용될 수 있으며, 계면에서 입자 흡착 또는 계면 중합을 이용하여 쉘을 형성하여 내부 활성 물질을 저장하게 된다. 예를 들면 당해 소수성 액체를 멜라민 포름알데히드 예비-축합물을 함유하는 수성 매질 내에 액적으로 분산시키고, 수성 매질의 pH를 감소시킴으로써 당해 소수성 액체를 둘러싸는 불침투성 아미노플라스트 수지를 쉘로써 생성시켜 소수성 액체를 캡슐화시키는 것은 공지되어 있다.
최근에는 이중 액적(double-emulsion drops)을 코어-셸 구조의 미세캡슐을 생산하는 템플릿으로서 이용하고 있다. 등록특허 10-965839호에 이중액적을 이용한 고분자 캡슐의 제조방법이 개시되어 있다.
미세캡슐을 약물 전달체나 미세반응기 등의 다양한 용도로 활용하기 위해 박막이면서도 안정적으로 물질을 저장하거나 선택적으로 물질을 유출 및 유입하는 기술이 요구되고 있다. 이를 위해 캡슐에 기공을 형성하려는 시도가 있으나 현재까지 기공 크기, 균일성, 기공 및 막의 안정성을 제어하는 기술은 없었다.
본 발명은 균일하면서도 크기 제어가 가능한 기공을 캡슐에 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 막의 두께나 기공 크기를 제어하여 선택적 투과나 방출이 가능한 미세캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명은 약물 전달체나 미세반응기 등의 용도로 활용할 수 있는 미세캡슐을 제공하는 것이다.
하나의 양상에서 본 발명은
내부상으로 저장물질을 포함하는 제 1 유체, 중간상으로 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자 및 유기용매를 포함하는 제 2 유체, 연속상으로 계면활성제를 포함하는 친수성의 제 3 유체를 주입하여 액적을 형성하는 단계 ; 및
상기 액적을 고형화시켜 코어-쉘 구조의 미세캡슐을 형성하는 단계 ; 및
상기 미세캡슐을 특정 용매 또는 용액에 넣어 상기 쉘에 기공을 형성하는 단계를 포함하되, 상분리되는 상기 두 종 이상의 고분자 중 어느 하나는 상기 용매 또는 상기 용액에 의해 용해 또는 분해되는 고분자이고, 상기 기공은 용해 또는 분해되는 상기 고분자가 선택적으로 제거되어 형성된 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법에 관계한다.
다른 양상에서 본 발명은
저장물질을 함유하는 코어 ; 및
상기 코어를 둘러싸고 기공이 균일하게 형성된 쉘을 포함하되, 상기 기공은 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자 중 특정 용매 또는 용액에 의해 용해 또는 분해되는 용해성 고분자 또는 분해성 고분자가 선택적으로 제거되어 형성된 미세캡슐에 관계한다.
본 발명은 박막의 쉘 속에 분산된 용해성 고분자나 분해성 고분자의 상분리 특성을 이용하여 쉘에 균일하면서도 크기 제어가 가능한 기공을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 미세캡슐은 균일하면서도 크기 제어가 가능한 기공이 형성되어 있으므로 약물 전달체나 미세반응기 등으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 미세캡슐의 개념도 및 제조과정을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예인 미세캡슐의 개념도 및 제조과정을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 이중액적을 형성하는 하나의 장치로서 사용된 미세유체 장치를 나타낸다.
도 5는 실시예 1에서 제조한 미세캡슐의 SEM 사진이다.
도 6은 실시예 1과 3을 토대로, 기공 사이즈와 기공수 밀도(Number density of pore)를 PLA 함량비에 따라 도시한 것이다.
도 7은 실시예 1에서 제조한 미세캡슐의 SEM 사진이다.
도 8 및 도 9는 각각 실험 1 및 실험 2의 결과를 촬영한 이미지이다.
본 발명은 상분리되는 고분자를 이용하여 원하는 크기의 균일한 기공을 쉘에 형성시켜 선택적 투과도를 갖는 미세캡슐, 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 구현예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 미세캡슐의 개념도 및 제조과정을 나타낸다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 미세캡슐은 코어(10) 및 이를 둘러싸는 쉘(20)을 포함한다.
상기 코어(10)는 친수성의 액적일 수 있다.
상기 코어(10)를 형성하는 상기 액적은 물과 상기 물에 용해되거나 분산되는 저장물질을 포함할 수 있다. 한편, 상기 코어를 형성하는 상기 액적 중의 물이 추후 제거되어 저장 물질만이 코어에 잔류할 수도 있다.
상기 코어(10)를 형성하는 상기 액적에는 폴리비닐알코올 (PVA, poly(vinyl alcohol))와 같은 수용성 계면활성제가 포함되어 계면을 안정화시킬 수 있다.
상기 저장물질은 물에 용해되거나 분산되는 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 저장물질은 수용성 약물이나, 수용성 고분자, 수용성 계면활성제일 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 저장물질은 약물(drug), 화장료(cosmetic), 영양소 또는 세포일 수 있다.
또한, 상기 저장물질로 물에 분산되는 입자 및 액적과 같은 콜로이드계 물질을 제한 없이 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 저장물질로 콜로이드 형태로 물에 분산되는 금속 입자일 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 저장물질이 자성 나노 입자일 수 있으며, 이 경우 자성 나노 입자를 포함하는 캡슐은 외부 자력에 반응할 수 있다. 한편, 상기 자성 나노입자는 친유성 유체에 혼합되어 주입될 수도 있다. 이 경우에 상기 자성 나노 입자는 친유성 성질을 띨 수 있으며 쉘 내부에 분산되어 존재한다.
상기 쉘(20)은 상기 코어를 둘러싸고 기공(30)이 균일하게 형성된다.
상기 기공(30)은 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자 중 특정 용매에 대한 용해성 또는 분해성 고분자(22)가 선택적으로 제거되어 형성된다. 결과적으로, 상기 미세캡슐은 최종적으로 불용해성이나 비분해성 고분자(21)로 이루어진, 규칙적인 형태의 기공이 형성된 쉘이 코어를 둘러싸게 된다.
상기 두 종 이상의 고분자중 어느 하나가 특정 용매 또는 용액에 용해 또는 분해되는 고분자이고 다른 하나는 용해되지 않는 불용성 고분자이다. 더 나아가, 특정 용매나 용액에 주입하였을 경우, 두 개의 고분자 중 어느 하나가 다른 하나에 비해 현저히 빠르게 용해되거나 분해되는 경우 상기 용해성 고분자나 분해성 고분자로 사용될 수 있다. 상기 기공을 쉘에 균일하게 형성하는 방법에 대해서는 후술한다.
상기 미세캡슐은 크기가 10~1000 ㎛, 바람직하게는 10~200 ㎛ 범위일 수 있다.
상기 기공은 상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱이 2 미만인 경우 크기가 1~100nm, 바람직하게는 1~10nm 범위일 수 있고, 상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱이 2 이상인 경우 크기가 0.1~10 ㎛, 바람직하게는 0.1~1.0 ㎛ 범위일 수 있다.
상기 쉘의 두께는 20 ~ 5000 nm, 바람직하게는 20~500 nm 범위일 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 상기 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법에 관계한다.
상기 방법은 이중액적 형성단계, 미세캡슐을 형성하는 단계 및 기공을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 이중액적은 w/o/w(수상/유상/수상) 구조이다.
상기 이중액적을 형성하는 단계는 저장물질을 포함하는 친수성의 제 1 유체를 내부상으로 주입하고, 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자 및 유기용매를 포함하는 친유성의 제 2 유체를 중간상으로 주입하고, 계면활성제를 포함하는 친수성의 제 3 유체를 연속상으로 주입하여 이중액적을 형성한다.
상기 이중액적은 공지된 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 소자나 벌크 유화 제조방법을 통해 액적을 형성할 수 있다.
도 3 및 도 4는 액적을 형성하는 하나의 장치로서 사용된 미세유체 장치를 나타낸다. 또한, 액적은 제 1 벌크 유화를 통해 수상/유상의 단일 액적을 형성한 후, 이를 제 2 친수성 유체에 연속적으로 벌크유화(제 2 벌크 유화)시키는 벌크 유화법으로도 형성시킬 수 있다.
상기 제 1 및 제 3 유체는 친수성 유체, 제 2 유체는 친유성 유체를 사용할 수 있으며, 또한 반대의 경우도 가능하다.
상기 친수성의 제 1 유체는 저장물질을 포함하여 내부상을 형성할 수 있으며, 물에 저장물질이 용해된 것을 사용할 수 있다. 이때, 계면안정화를 위해 필요시 계면활성제를 포함할 수 있다.
상기 제 2 유체는 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자를 포함하는 친유성의 혼합액이며, 중간상을 형성한다. 이때, 계면안정화를 위해 필요시 계면활성제를 포함할 수 있다.
본 발명은 연속상으로 물, 바람직하게는 계면활성제가 포함된 물(제 3 유체)을 사용할 수 있다.
도 3을 참고하면, w/o/w(수상/유상/수상) 구조의 이중액적 형성 장치는 주입모세관(210), 수집모세관(220) 및 외곽모세관(230)을 포함한다. 상기 주입모세관(210)의 표면은 소수성을 나타낼 수 있다. 상기 수집모세관(220)의 표면은 친수성을 나타낼 수 있다. 상기 주입모세관과 수집 모세관 사이에는 제 2 유체(친유성 유체)와 제 3 유체(친수성 유체)가 만나며 생기는 계면(240)이 형성되고, 수집모세관방향으로 제 1 유체, 제 2 유체 및 제 3 유체가 동시에 만나는 곳에서 액적이 통과 할 수 있는 홀(241)이 생성된다.
본 발명에서는 상기 주입모세관(210) 내측(A)으로 상기 제 1 유체를 주입하고 외곽 모세관(230)과 주입모세관(210)의 틈(B)으로 상기 제 2 유체를 흘려준다. 또한, 연속상으로 제 3 유체를 상기 외곽 모세관(230)과 수집모세관(220) 틈 (C)으로 제 1 유체나 제 2 유체의 반대편에서 주입한다.
상기 제 1 유체, 제 2 유체, 제 3 유체는 각각의 유체가 만나 계면 (240)을 형성하고 동시에 홀(241)을 통해 흐르면서 제 1 유체가 제 2 유체에 둘러싸임과 동시에 제 3 유체에 한 번 더 둘러싸이게 되어 w/o/w의 이중액적이 형성된다.
도 4는 본 발명의 미세캡슐의 형틀인 이중액적을 제조할 수 있는 다른 장치의 예이다. 도 4를 참고하면, 이중액적 형성 장치는 주입모세관(310), 수집모세관(320) 및 외곽모세관(330)을 포함한다. 상기 주입모세관의 내측에는 내부모세관(340)을 포함한다. 상기 주입모세관 내벽은 소수성을 나타낼 수 있다.
본 발명에서는 상기 내부모세관(340) 내측(A)으로 상기 제 1 유체를 주입하고 주입모세관(310)과 내부모세관(340) 사이 공간(B)으로 제 2 유체를 흘려준다. 또한, 연속상으로 제 3 유체를 상기 주입모세관(310)과 외곽 모세관(330)의 틈(C)으로 주입한다.
상기 제 1 유체와 제 2 유체는 주입모세관(310) 내부에서 상 분리되어 흐르게 되는데, 즉, 상기 주입모세관(310) 중심부에는 단속성의 제 1 유체가 흐르고, 상기 제 2 유체가 상기 주입모세관 내벽을 따라 상기 제 1 유체를 둘러싸며 흐른다. 상기 제 1 유체 및 제 2 유체가 상기 주입모세관(310)의 끝에 형성된 오리피스에서 제 3 유체 내부로 적하되면서 w/o/w 에멀젼이 형성된다.
상기 코어-쉘 형태의 미세캡슐은 상기 이중액적을 고형화시켜 형성할 수 있다.
상기 액적 고형화 단계는 상기 유기용매를 증발시켜 상기 고분자들을 상분리하는 단계이다. 좀 더 구체적으로는 형성된 이중액적의 중간상으로부터 유기용매를 증발시키면, 두 종 이상의 고분자의 상분리 현상이 일어나고, 최종적으로 고형화된 캡슐막이 형성된다. 예를 들면, 상기 용매(톨루엔 등)의 증발은 35 ~ 45℃의 온도에서 60 ~ 120분 동안 수행할 수 있다. 도 3을 참고하면, 상기 수집 모세관 하류 측에서 내부상과 삼투압을 동일하게 맞춘 수집용액이 담긴 샬레 등의 수집용기에 이중액적을 다량으로 모은 후에, 상기 온도의 오븐에 넣어둠으로써 휘발성 용매를 증발시켜 수용액 상에 분산되어있는 고형화된 미세캡슐을 얻을 수 있다.
상기 상분리 가능한 고분자들은 공지된 고분자를 사용할 수 있다.
상기 용해성 고분자는 특정 용매나 조건에서 용해가 가능한 고분자를 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리(D,L-락트산-co글리콜산)(poly(D,L-lactic-co-glycolic acid), PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(발레로락톤), 폴리(하이드록시 부티레이트) 및 폴리(하이드록시 발러레이트) 중에서 선택될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 특정 조건에서 용해가 가능한 모든 고분자가 가능하다.
상기 불용해성 고분자는 예를 들면, 폴리스티렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 및 에틸셀룰로스 (Ethyl cellulose) 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
쉘에 기공을 형성하는 단계는 상기 미세캡슐을 특정 용매 또는 용액에 넣어 상기 용해성 고분자를 용해시켜 제거하는 단계이다.
상기 특정 용매 또는 용액은 고분자의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 단일종의 용매 및 복수종의 용매 혼합물 모두 사용 가능하다. 예를 들면, 상기 용해성 고분자가 폴리락트산인 경우, 메탄올과 물의 4 대 6 혼합물에 0.5 몰농도의 수산화나트륨이 용해되어있는 용액을 사용할 수 있다.
도 1을 참고하면, 상분리 가능한 두 종 이상의 고분자가 용해되어 있는 유기혼합액이 이중액적을 제조하는 단계에서 박막을 형성하고(도 1의 a), 유기용매를 증발시키면 두 개의 고분자는 박막층 내에서 상분리됨과 동시에 고형화된다(도 1의 b).
도 1의 c를 참고하면, 미세캡슐을 특정 용매 또는 용액에 분산시키면 상기 용해성 고분자가 선택적으로 제거되어 기공(30)이 형성된다.
상기 기공크기는 상기 고분자 함량으로 제어될 수 있다.
본 발명은 상기 두 종의 고분자 사이의 상분리 특성을 제어하여 기공 크기를 조절할 수 있다.
상기 상분리 특성은 상기 상분리되는 고분자 사이의 상호작용 매개변수(interaction parameter), 분자량 및 상기 고분자막의 두께에 의해 결정될 수 있다.
상호작용 매개변수(interaction parameter)는 두 종의 고분자 사이의 친화도를 나타내는 변수로서, Flory-Huggins 이론을 참고하면, 상호작용 매개변수(χ)는 두 종류의 고분자 혼합에 따른 깁스 에너지, 엔탈피, 엔트로피의 기여를 나타내는 변수이다. 예를 들면, 폴리스티렌과 폴리락트산의 상호작용 매개변수 값은 40 ℃에서 약 0.2 이다.
일반적으로, 상호작용 매개변수값과 분자량이 큰 경우, 예를 들면, 상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱이 2 이상이 되는 경우에는 고분자 사이의 친화도가 낮아 두 개의 고분자 사이에 거대 상분리(macrophase separation) 현상이 일어난다. 그러나, 도 1의 b와 같이, 본 발명의 경우 쉘의 두께가 나노사이즈로 매우 얇은 경우 거대 상분리(macrophase separation)가 진행되지 못하고 국부적인 상분리 (local phase separation) 현상이 일어나는 것으로 보인다. 더 나아가, 본 발명의 상분리 현상은 (용해성 고분자 및 비용해성 고분자는 모두 친유성 유체이지만) 용해성 고분자가 비용해성 고분자에 비해 친수성이 더 큰 경우, 용해성 고분자/비용해성 고분자/용해성 고분자의 샌드위치 구조로 상분리된다. 이 경우 용해성 고분자를 제거하면 상대적으로 사이즈가 큰 기공이 쉘 표면에 균일하게 형성될 수 있다(1의 c).
상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱이 2 이상인 경우 0.1~10 ㎛, 바람직하게는 0.1~1.0 ㎛ 범위의 기공을 형성시킬 수 있다.
도 2를 참고하면, 상호작용 매개변수(interaction parameter)와 분자량의 곱이 2 미만으로 작은 경우의 박막 및 기공을 형성하는 것을 보여준다. 도 2의 a는 도 1의 a와 같이 두 종 이상의 고분자가 용해되어 있는 유기혼합액이 이중액적을 제조하는 단계에서 박막을 형성하는 것을 보여준다. 도 2의 b는 고분자들 사이의 친화도가 높아 쉘 전체에 걸쳐 고분자 간의 균일한 혼합이 이루어지는 반면 상분리도는 현저히 떨어지는 것을 보여준다. 용해성 고분자를 선택적으로 제거하면 나노사이즈의 매우 미세한 기공이 쉘 전체에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있다(도 2의 c).
즉, 상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱이 2 미만인 경우 고분자 사이의 상분리를 억제하고 균일한 혼합을 유도할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 방법으로 1~100 nm, 바람직하게는 1~10 nm 범위의 기공을 쉘에 형성시킬 수 있다.
앞에서 상술한 바와 같이, 상기 상분리 특성에 영향을 주는 요인으로는 고분자 간의 상호작용 매개변수, 고분자의 분자량, 이중액적 중간막의 두께 등이 있을 수 있다. 좀 더 구체적으로는 상호작용 매개변수가 클수록, 이중액적 중간막의 두께가 두꺼울수록 거대 상분리가 일어나게 되며, 고분자 분자량의 영향은 보다 복잡한 양상으로 나타난다.
이하 본 발명을 다음의 실시 예에 의해 좀 더 상세하게 설명하겠으나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
도 4의 장치를 이용하여 미세캡슐을 제조하였다.
A 주입관으로 10 wt%의 폴리비닐알코올 수용액, B 주입관으로 9 wt% 폴리스티렌(분자량 785,400)과 1 wt.% 폴리락트산 (PLA, 분자량 15,000)이 용해된 톨루엔 용액을 주입하였으며, C 공간으로 10 wt%의 폴리비닐알코올 수용액을 주입하여 연속상을 형성하였다. 수집모세관 후단에서 이중액적이 분산된 연속상 용액을 수집용액을 담은 수집용기에 수집한 후 40 ℃의 오븐에서 톨루엔을 증발시켜 쉘의 두께가 약 100 nm인 미세캡슐을 수득하였다.
이어서, 상기 미세캡슐을 메탄올과 물의 4 대 6 혼합물에 0.5 몰농도의 수산화나트륨이 용해되어있는 용액에 넣어 미세캡슐막의 폴리락트산을 분해시켜 제거하여 기공이 형성된 미세캡슐을 수득하였다.
도 5는 실시예 1에서 제조한 미세캡슐의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 5를 참고하면, 약 0.4 ㎛ 사이즈의 기공이 쉘 표면에 균일하게 분산되어 있음을 확인 할 수 있다.
실시예 2 내지 3
B주입관으로 주입되는 폴리스티렌(PS) : 폴리락트산(PLA)의 함량비를 7 : 3(실시예 2), 5 : 5(실시예 3)으로 조절하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
도 6은 실시예 1~3을 토대로, 기공 사이즈와 기공수 밀도(Number density of pore)를 PLA 함량비에 따라 도시한 것이다.
도 6을 참고하면, PLA 함량이 10에서 50%(PLA : PS = 1~5 : 9~5)로 증가할 때 기공 사이즈가 완만하게 증가함을 확인할 수 있다. 다만, PLA함량이 50%인 경우에도 기공 사이즈가 급격히 증가하지 않는 것은 앞에서 상술한 바와 같이 초박막의 쉘 내에서 상기 고분자들이 PLA/PS/PLA로 상분리되어 존재하기 때문으로 판단된다.
실시예 4
B 주입관으로 9wt% 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, 분자량 606,000)과 1 wt.% 폴리락트산 (PLA, 분자량 15,000)이 용해된 톨루엔 용액을 주입하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 미세캡슐을 제조하였다.
도 7은 실시예 1에서 제조한 미세캡슐의 SEM 사진이다. 도 5를 참고하면, 도 5와 동일한 배율로 촬영하였음에도 불구하고 기공이 보이지 않는다. 0.4~0.6㎛의 기공사이즈를 보여준 실시예 1~3과 달리 실시예 4의 미세캡슐은 후술하는 실험결과와 같이 수나노 사이즈의 기공이 형성된다.
실험 1
실시예 1에서 수득한 미세캡슐을 1 ㎛ 크기의 PS(적색염료로 코팅됨)와 100 nm의 PS(녹색으로 코팅됨)가 분산된 용액에 넣어 하루정도 방치한 후 공초점현미경으로 관찰하였다.
실험 2
실시예 4에서 수득한 미세캡슐을 녹색 형광색소(fluorescein isothiocyanate (FITC))가 부착된 덱스트란(분자량 20,000)과 적색형광색소 설포로다민 B(분자량 558.67)가 분산된 용액에 넣어 하루 정도 방치한 후 공초점현미경으로 관찰하였다.
도 8 및 도 9는 각각 실험 1 및 실험 2의 결과를 촬영한 이미지이다. 도 8을 참고하면, 1 ㎛ 크기의 PS(적색염료로 코팅됨)는 미세캡슐 외부에만 존재하고, 100 nm의 PS(녹색으로 코팅됨) 입자는 미세캡슐 막을 투과하여 내부에 존재함을 확인할 수 있다. 실시예 1에서 제조된 미세캡슐에서의 평균 기공 크기는 400 nm이고 가장 큰 사이즈가 710 nm이기 때문에, 100 nm PS입자는 쉽게 막을 통과해 분산되는 반면, 1 ㎛ PS입자는 외부에 남아있게 된다.
도 9에 의하면, 2 nm 크기의 적색 형광 색소는 미세캡슐 막을 투과하여 내부에 존재하는 반면, 약 6.6 nm 크기의 녹색 형광 색소는 캡슐을 투과하지 못하여 미세캡슐 외부에만 존재함을 알 수 있다. 즉, 실시예 4에서 제조된 미세캡슐은 그 기공 사이즈의 범위가 약 2 ~ 6.6nm 임을 알 수 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 내부상으로 저장물질을 포함하는 제 1 유체, 중간상으로 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자 및 유기용매를 포함하는 제 2 유체, 연속상으로 계면활성제를 포함하는 친수성의 제 3 유체를 주입하여 액적을 형성하는 단계 ; 및
    상기 액적을 고형화시켜 코어-쉘 구조의 미세캡슐을 형성하는 단계 ; 및
    상기 미세캡슐을 특정 용매 또는 용액에 넣어 상기 쉘에 기공을 형성하는 단계를 포함하되, 상분리되는 상기 두 종 이상의 고분자 중 어느 하나는 상기 용매 또는 상기 용액에 의해 용해 또는 분해되는 고분자이고, 상기 기공은 용해 또는 분해되는 상기 고분자가 선택적으로 제거되어 형성된 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액적 고형화 단계는 상기 유기용매를 증발시켜 상기 고분자들을 상분리하는 단계를 포함하는 것 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 두 종 이상의 고분자 함량을 조절하거나, 상기 고분자 사이의 상분리 특성을 제어하여 상기 기공 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 상분리 특성은 상기 상분리되는 고분자 사이의 상호작용 매개변수(interaction parameter), 분자량 및 상기 고분자막의 두께 중 적어도 어느 하나 이상에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 쉘의 두께를 20 ~ 5000 nm 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 방법은 상기 상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱을 2 이상으로 조절하여 쉘 내에서 국부적인 상분리를 유도하는 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 방법에서 형성되는 기공의 크기는 0.1~10㎛인 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 방법은 상기 상호작용 매개변수값과 고분자 분자량의 곱을 2 미만으로 조절하여 상분리를 억제하고 균일한 혼합을 유도하는 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 방법에서 형성되는 기공의 크기는 1~100nm인 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 용매 또는 용액은 상기 두 종 이상의 고분자중 용해성 고분자만을 용해하거나, 용해성 고분자를 비용해성 고분자에 비해 더 빠른 속도로 용해시키는 것을 특징으로 하는 미세캡슐에 기공을 형성하는 방법.
  11. 저장물질을 함유하는 코어 ; 및
    상기 코어를 둘러싸고 기공이 균일하게 형성된 쉘을 포함하되, 상기 기공은 상분리되는 서로 다른 두 종 이상의 고분자 중 특정 용매 또는 용액에 의해 용해 또는 분해되는 용해성 고분자 또는 분해성 고분자가 선택적으로 제거되어 형성된 것을 특징으로 하는 미세캡슐.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 저장물질은 약물(drug), 화장료(cosmetic), 영양소 또는 세포인 것을 특징으로 하는 미세캡슐.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 미세캡슐은 크기가 10~1000㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 미세캡슐.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 기공은 크기가 1 nm ~ 10㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 미세캡슐.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 쉘의 두께는 20 ~ 5000nm 인 것을 특징으로 하는 미세캡슐.



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