KR20190136975A

KR20190136975A - 나노바이오복합필름 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190136975A
Application number: KR1020190063237A
Authority: KR
Inventors: 노상철; 황현정; 김건우; 김태연
Original assignee: 주식회사 에이엔폴리
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-12-10
Also published as: KR20210117234A

Abstract

본 발명은 천연유래 성분을 포함하며, 친환경적인 나노바이오복합필름에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 나노바이오복합필름은, 나노 키틴과, 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 포함할 수 있다.

Description

나노바이오복합필름 및 이의 제조 방법{Nano bio complex film and fabricating method of the same}

본 발명은 생체적합성이 우수하면서 동시에 기계적 물성 및 효능이 우수한 나노바이오복합필름에 관한 것으로, 천연유래 성분인 나노 키틴과 나노 셀룰로오스를 주성분으로 포함하여, 생분해성, 생체안정성, 항균성과 기계적 강도를 갖는 나노바이오복합필름에 관한 것이다.

셀룰로오스는 무미/무취의 천연 고분자 다당체로서, D-글루코스 단위체가 β-1,4 결합으로 무수히 결합하여 이루어진 다당류 물질이고, 자연계에 가장 많이 존재하는 유기화합물 섬유소이다. 또한, 식물세포벽의 기본구조이며 화학식으로 (C₆H₁₀O₅)_n으로 물에 녹지 않는다.

셀룰로오스는 다당류 중에서 분자량이 수만에서 수십만으로 가장 크고 공업적으로는 종이나 방직용 섬유로 대량 사용되고, 이의 유도체를 이용하여 플라스틱, 폭발물, 접착제, 필름 등의 용도로 사용되고 있다. 셀룰로오스는 물이나 일반적인 용매에 녹지 않기 때문에 이를 효과적으로 이용하기 위한 기술은 오래 전부터 연구되어 왔으며, 여러가지 산화 표면개질 기술이 보고되었다. 초기의 셀룰로오스 표면 산화기술은 과요오드산염을 활용한 C₂-C₃ 결합을 분해하여 알데하이드나 수화된 헤미아세탈 구조를 만드는 것이었고, 이후 1차 알코올을 산화시키기 위한 연구들이 진행되었다. 1차 알코올을 산화시키기 위한 연구는 사산화이질소(N₂O₄)를 활용하는 기술이 제일 처음 보고되었고, 1900년대 후반에 들어 수용성 천연 고분자인 감자전분, 아밀로덱스트린, 풀루란에 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실(TEMPO)-NaBr-NaClO 시스템을 활용한 산화기술과 비수용성 천연 고분자인 셀룰로오스와 키틴에 TEMPO-NaBr-NaClO 시스템을 활용한 산화기술이 적용되었다.

키틴은 생물학적으로 상용성이 좋으며, 생분해성이고 독성이 없는 폴리머이다. 키틴은 셀룰로오스와 더불어 지구상에서 가장 많이 존재하는 천연고분자로서 새우, 게, 오징어 등과 같은 해양 생물의 외골격 및 균류의 세포벽을 이루는 주요 구성물질이다. 키틴은 우수한 기계적인 물성, 생분해성, 무독성 등의 다양한 장점을 가지고 있음이 알려져 있지만, 키틴의 분자자기조립체인 키틴 나노섬유 간의 강한 수소결합으로 인한 불용성에 의해 연구 접근성이 제한적이었다. 하지만, 최근 다양한 물리/화학적 기법을 이용한 키틴 나노섬유화(nanofibrillation) 기술이 개발되면서 나노 키틴(ChiNF)의 소재적 효용성을 활용하고자 하는 시도가 활발히 이루어지고 있다. 또한, 지속가능성, 생분해성, 생체적합성 및 다양한 활용도를 가지고 있을 뿐만 아니라 낮은 밀도, 높은 기계적/열적 안정성, 투명성 및 유연성을 가지고 있는 나노 셀룰로오스(CNF)도 다양한 분야에서 차세대 핵심 재료로 연구되고 있다.

최근 일회용 비닐, 용기 등의 플라스틱 포장재를 포함하여 플라스틱 폐기물에 대한 환경 및 유해성에 관한 문제가 심각하게 대두되고 있으며, 각 국가에서는 플라스틱에 대한 강력한 규제와 사용 제한을 추진하고 있다. 이에 기존의 플라스틱, 특히 일회용 비닐 또는 용기 등을 대체할 수 있는 소재가 요구되고 있다.

등록공보 제10-0820073호

생분해성 및 생체에 적합한 천연 유래 성분인 셀룰로오스나 키틴 등을 필름이나 섬유 등의 유용한 형태로 변형시키기 위해서는 용융(Melting)이나 용해(Dissolving) 공정이 필요하다. 그러나 식용으로 쓰이는 전분 등의 당을 제외한 셀룰로오스는 물과 일반적으로 사용하는 유기용매에 불용성을 가지고 있고, 쉽게 용융되지 않아 산업용 소재로 활용하는데 문제가 되어 왔다. 그러므로 나노 셀룰로오스와 나노 키틴 용매에 성공적으로 분산시키고 블랜딩하여 제형화할 수 있는 기술이 개발된다면 친환경적이고 지속가능한 소재인 해당 소재의 산업적 활용은 더욱 확대될 것으로 기대되었다.

본 발명은 이러한 기대를 해결하고자 하기 위해 도출되었다. 즉, 고항균성 나노 키틴과, 화장품 및 의약외품 등에 활용할 수 있는 수준의 기계적 물성 및 생물학적 안전성을 가진 나노 셀룰로오스를 제조하고, 각 제조된 나노 키틴 및 나노 셀룰로오스의 블랜딩 및 가교를 통해 나노 키틴/나노 셀룰로오스 복합 소재 기반의 친환경 기능성 바이오필름을 개발하고자 하는 것이다.

본 발명의 목적은 나노 키틴과 나노 셀룰로오스를 유효성분으로 포함하는 나노바이오복합필름 및 이를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노바이오복합필름은, 나노 키틴과, 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 포함할 수 있다.

상기 나노 키틴 표면의 탈아세틸화가 50% 이하이다.

상기 나노 키틴은 항균성을 갖는다.

상기 나노 키틴의 함유량과 상기 나노 셀룰로오스의 질량비는 1:1 내지 1:10이다.

상기 나노 키틴의 직경은 수 nm에서 수십 nm이고, 길이는 수백 nm에서 수 um이다.

상기 나노 셀룰로오스의 직경은 수 nm에서 수십 nm이고, 길이는 수백 nm에서 수 um이다.

상기 나노바이오복합필름은 ISO 527-3에 따라 측정되는 인장강도가 140 kgf/㎠ 이상이다.

상기 나노바이오복합필름은 ISO 13468에 따라 측정되는 투명도가 85% 이상이다.

상기 나노바이오복합필름은 ISO 13468에 따라 측정되는 투명도가 50% 이상이다

상기 나노바이오복합필름은 세포독성과 피부자극시험에 대해 음성이다.

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 천연유래 성분을 포함하며, 친환경적인 나노바이오복합필름의 제조방법은, 나노 키틴을 제공하는 단계와, 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 제공하는 단계와, 상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스를 블렌딩 및 가교하여, 혼합용액을 제조하는 단계와, 상기 혼합용액을 카운터 이온과 반응시키는 단계를 포함한다.

상기 혼합용액은 울트라소니케이션(ultrasonication), 호모게나이저(homogenizer) 및 호모믹서(homo mixer) 중 어느 하나의 방법에 의해 혼합한다.

상기 제조방법은 상기 혼합용액을 캐스팅하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있으며, 캐스팅되는 혼합용액은 고정틀 면적당 0.5 ml/cm² 내지 1.5 ml/cm²이다.

상기 나노 키틴 표면의 탈아세틸화가 50%이하이다.

상기 나노 키틴은 항균성을 갖는다.

상기 나노 셀룰로오스의 직경은 수 nm에서 수십 nm이고, 길이는 수백 nm에서 수 um이다

상기 가교제는 치자나무 추출물인 genipin 등, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이다.

상기 혼합용액은 상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스가 혼합시키는 용매를 포함하되, 상기 용매는 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, 및 N,N-디메틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노 키틴/나노 셀룰로오스 복합 소재 기반의 친환경 기능성 나노바이오복합필름은 최근의 소비자의 니즈에 부합될 뿐 아니라 나노 셀룰로오스의 우수한 기계적 강도 및 생체적합성과 나노 키틴의 다양한 효능성을 동시에 제공할 수 있는 신개념 소재로써, 화장품, 식품/의료용 포장지, 의료용 소재 등 고부가 제품으로 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노바이오복합필름의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 나노 셀룰로오스의 함유량에 따른 나노바이오복합필름의 제형예를 나타낸 사진이다.
도 3은 나노바이오복합필름에 대한 투명도 시험 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 나노 셀룰로오스 및 나노 키틴의 TEM 및 SEM 이미지를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 투명하고 유연한 나노바이오복합필름을 나타낸 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 나노바이오복합필름 및 이의 제조방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노바이오복합필름은 나노 키틴과 나노 셀룰로오스를 포함할 수 있다. 본 발명은 나노 키틴 외에, 나노 키토산도 사용될 수 있다. 한편, 나노 키틴과 나노 셀룰로오스는 서로 블렌딩되어, 나노바이오복합필름을 형성할 수 있다.

키틴과 키토산은 무독성, 환경 친화성, 생분해성 및 생체 적합성이 우수하여 여러 의료용 분야에 많이 활용되고 있는데 특히 Prudden 등은 상기 키틴 및 키토산 제제가 상처 치유를 촉진시키는 효과가 있음을 보고한 바 있다(L. L. Balassa 및 J. F. Prudden, Proc. 1st International Conference Chitin/Chitosan, MIT (1977) 296∼297쪽).

한편, 본 발명에서 사용되는 나노 키틴은 표면의 탈아세틸화가 50% 이하인 것이 바람직하다. 탈아세틸화가 50%를 초과하면, 나노 키틴의 항균성이 저하되므로, 나노 키틴 표면의 아세틸기는 50% 이상 잔존하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 키틴은 우수한 항균성을 갖게 되고, 화장료나 창상피복재에 사용시 항균 효과가 현저히 발휘될 수 있다.

셀룰로오스는 당 구조를 가지는 고분자 물질로, 본 발명의 나노 셀룰로오스에 이용될 수 있는 원료 셀룰로오스로 섬유로는, 식물, 동물, 박테리아 산생 겔 등의 천연 셀룰로오스 섬유 외에, 재생 셀룰로오스 섬유이어도 좋다. 구체적으로는, 면, 삼(hemp), 펄프, 박테리아 셀룰로오스 등의 천연 셀룰로오스 섬유나 레이온이나 큐프라 등의 재생 셀룰로오스 섬유를 이용할 수 있다.

또한, 셀룰로오스 섬유의 형태로서는, 직편물이나 부직포 등의 직물에 한정되지 않고, 필라멘트, 스테이플, 끈등의 사상물(絲狀物, thread)일 수 있다. 또한, 섬유의 구조 조직으로서는, 혼섬, 혼방, 혼직, 교직, 교편한 것일 수 있다.

상기 셀룰로오스 섬유는 친수성을 가지기 위하여 N-옥실 화합물, 상기 N-옥실 화합물의 산화제 및 조촉매에 의해 산화될 수 있다. 이때, 셀룰로오스 섬유 표면에 존재하는 히드록실기는 산화되어 카르복실기로 변환된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스는 나노바이오복합필름에 기계적 강도를 제공한다. 셀룰로오스는 “포스트 탄소나노튜브”로 부각되고 있는 신소재로써, 다양한 물성을 보유하고 있다. 특히 부직포, 우레탄 등의 타 소재에 비해 우수한 기계적 성질, 높은 수분흡수성 및 높은 생물학적 안전성을 가지고 있으므로 포장재, 화장품 및 의료용 소재로써의 활용가치가 높다.

본 발명의 실시예에 따른 나노바이오복합필름은 나노 키틴과 나노 셀룰로오스를 블렌딩하여 제조된다. 또한, 나노바이오복합필름은 나노 키틴과 나노 셀룰로오스를 가교시켜 형성될 수 있다.

이때, 나노 키틴과 나노 셀룰로오스가 혼합되는 함량비는 1:1 내지 1:10일 수 있다. 나노 셀룰로오스가 나노바이오복합필름에 기계적 강도를 제공하므로, 나노 셀룰로오스의 함유량은 나노 키틴의 함유랑과 같거나 상대적으로 많은 것이 바람직하다. 나노 셀룰로오스의 함유량이 나노 키틴 함유량의 10배를 초과하는 것은 바람직하지 않은데, 나노 셀룰로오스의 함유량이 10배를 초과하면 나노 키틴의 함유량이 적어져 나노바이오복합필름의 항균성이 저하될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 나노 셀룰로오스의 직경은 수 nm에서 수십 nm에 이를 수 있으며, 길이는 수백 nm에서 수십 um에 이를 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 나노 키틴의 직경은 수 nm에서 수십 nm에 이를 수 있으며, 길이는 수백 nm에서 수십 um에 이를 수 있다

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노바이오복합필름은 140 kgf/㎠ 이상의 인장강도를 가질 수 있다. 이에 의해, 상기 나노바이오복합필름은 포장재를 비롯하여 마스크팩, 창상피복재, 치과용 차폐막, 피부용 패치 등으로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노바이오복합필름은 세포 독성 및 피부 자극이 없어 생체에 안전하고, 항균성이 있다, 이에 의해, 상기 나노바이오복합필름은 마스크팩을 비롯하여, 창상피복재, 치과용 차폐막, 피부용 패치 등으로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노바이오복합필름은 투명도가 85% 이상이다, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노바이오복합필름은 투명도가 50% 이상이다. 이에 의해, 상기 나노바이오복합필름은 다양한 투명도를 갖는 포장재,마스크팩, 창상피복재, 치과용 차폐막, 피부용 패칭 등으로 사용될 수 있다.

계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노바이오복합필름의 제조방법을 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 천연유래 성분을 포함하며, 친환경적인 나노바이오복합필름의 제조방법은, 나노 키틴을 제공하는 단계(S10)와, 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 제공하는 단계(S20)와, 상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스를 블렌딩하고 가교제를 첨가하여, 혼합용액을 제조하는 단계(S30)와, 상기 혼합용액을 카운터 이온과 반응시키는 단계를 포함하는 나노바이오복합필름을 제조하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.

먼저, 나노 키틴이 제공된다(S10). 나노 키틴은 다음과 같은 방법으로 제공될 수 있다.

본 발명에서는 키틴의 표면 손상을 최소화하면서 나노 키틴을 제조할 수 있는 칼슘포화용액치환법 또는 NaOH 탈아세틸화법을 적용함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 칼슘포화용액치환법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 칼슘-메탄올 겔 (Calcium-methanol gel)을 제조하기 위하여 CaCl_2,증류수, 메탄올을 일정한 비율로 혼합한 후 일정시간 동안 reflux를 한다.

이때 온도는 90℃, 120℃, 150℃로 변화시키면서 최종적으로 150℃에서 반응을 종료한다. 제조한 Calcium-methanol gel에 키틴 파우더를 일정량 혼합한 후 동일하게 90℃, 120℃, 150℃로 온도를 변화시키면서 reflux를 수행한다.

반응이 종료된 반응물로부터 칼슘이온을 제거하기 위하여 반응용액을 증류수에 완전히 침지시키고 일정시간 동안 격렬하게 교반한다. 교반 후 키틴 겔 (chitin-gel) 침전물을 확보하기 위하여 필터링하고 원심분리를 통해 과량의 용매를 제거한 후 최종적으로 chiral 구조를 가지는 나노 키틴을 수득하여 나노 키틴을 제조한다.

상기 NaOH 탈아세틸화법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 NaOH와 키틴을 일정시간 동안 reflux를 한다. 이때 온도는 100℃, 130℃, 150℃로 변화시키면서 최종적으로 150℃에서 반응을 종료한다.

반응이 종료된 반응물로부터 NaOH를 제거하기 위하여 반응용액을 증류수에 완전히 침지시켜 워싱을 한다. 워싱을 반복하여 pH가 중성이 되도록 한다. 반응이 종결된 키틴은 NaOH로 인해 일부 탈아세틸화를 거치게 된다.

워싱 후 아세트산으로 pH 2 내지 4 정도로 교반하면서 맞추어 준 후 탈아세틸화 된 키틴을 나노화시켜 50%이하의 탈아세틸화를 가지는 나노 키틴을 제조한다.

다음으로, 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 제공한다(S20).

나노 셀룰로오스는 다음과 같은 방법으로 제공될 수 있다. 즉, 식물의 세포벽으로 천연고분자 물질인 셀룰로오스를 나노결정화기술을 이용하여 나노 크기를 갖는 나노 셀룰로오스를 제조한다.

제조된 나노 셀룰로오스는 직경은 수 nm에서 수십 nm에 이르고 길이는 수백 nm에서 수 um에 이를 수 있다. 카르복시기로 치환된 나노 셀룰로오스는 기존의 셀룰로오스 또는 나노 셀룰로오스와 달리 물에 대한 분산 (또는 용해)성을 갖는다. 본 발명에서는 셀룰로오스의 6번 탄소의 하이드록실기 (Hydroxyl, -OH)를 TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxylradical)을 촉매로 하여 카르복실기 (Carboxylate, -COOH)로 선택적 산화를 일으켜 치환하였다. 구체적인 방법은 다음과 같다.

먼저 자체적으로 개발한 셀룰로오스 산화반응기에 셀룰로오스 당 일정 비율이 되도록 TEMPO, NaBr, NaClO를 첨가하고, 최종적으로 물을 채워 pH 10을 유지하면서 일정 온도와 교반속도로 반응을 수행한다. pH는 컨트롤러에서 PID를 통해 제어하고, 반응 중 pH가 10 이하로 떨어지면 PID 제어로 펌프를 가동하여 희석된 NaOH 용액을 주입하여 pH를 10으로 유지한다. 이때 온도는 이중워터자켓을 이용하여 일정하게 유지하고, 반응의 종료는 pH 변화가 더 이상 변화지 않거나 더 이상 NaOH 주입이 없거나, ORP 변화가 없을 때는 기준으로 한다.

반응이 종료된 반응물은 원심분리기 또는 필터프레스 또는 필터를 이용하여 염소가 더 이상 검출되지 않을때까지 세척한다. 세척이 완료된 반응물은 일정농도로 희석한 후 그라인더(grinder) 또는 고압균질기(high pressure homogenizer) 또는 초음파분쇄기(ultra-sonicator)를 이용하여 나노화가 될 때까지 처리한다. 제조한 나노 셀룰로오스는 하이드로겔 또는 슬러리 상태로 존재할 수 있으며, 동결건조, 열풍건조, 분말건조, 분무건조 등의 방법을 이용하여 파우더 또는 폼(form) 형태 등으로 제조할 수 있다.

다음으로, 상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스를 블렌딩하고, 가교제를 첨가하여 혼합용액을 제조한다(S30).

혼합용액은 나노 셀룰로오스와 나노 키틴을 용매에 혼합하여 형성할 수 있다. 즉, 나노 셀룰로오스와 나노 키틴을 용매에 첨가한 후, 이를 교반하여 형성할 수 있다.

여기서 용매로는 물, 에탄올, 글리세롤, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, 및 N,N-디메틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.

이때, 나노 키틴의 함유량과 나노 셀룰로오스의 함유량은 1:1 내지 1:10이다. 바람직하게는 1:10 이다.

한편, 혼합용액 내에서, 나노 키틴과 나노 셀룰로오스의 가교를 촉진시키고 물성을 향상시키기 위하여 첨가된 가교제는 치자나무 추출물인 제니핀(genipin), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올 및 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 즉, 물성 향상을 위한 가교제는 주로 폴리올 화합물이 사용될 수 있다.

다음으로, 제조된 상기 혼합용액으로 상기 나노바이오복합필름을 제조한다(S40).

나노바이오필름은 혼합용액의 일정량을 고정틀에 분사하고, 분사된 혼합용액의 용매등을 제거하고, 건조시켜 형성될 수 있다.

건조된 상기 필름의 강도와 기계적 물성을 향상시키기 위해, Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ 과 같은 카운터 이온이(counter ion) 포함된 시약으로 상기 필름을 처리한다. 이를 통해 최종적으로, 140 kgf/㎠ 이상의 인장강도를 갖는 나노바이오복합필름이 제조된다.

가습기살균제, 치약, 정수기 사건 등으로 친환경적이고 안전한 제품에 대한 소비자 니즈가 급증 하고 있으며, 이에 부합하여 안전하면서도 기능이 우수한 제품에 대한 시장이 급속도로 증가하고 있다.

또한, 최근 마스크팩, 창상피복용 패치, 치과용차폐막 등에 생체적합성이 우수하면서 동시에 기계적 물성 및 효능이 우수한 소재를 필요로하고 있으나 기존 천연소재의 경우 생체적합성은 우수하나 기계적 물성이 낮고, 합성소재의 경우, 기계적 물성은 우수하나 생체적합성이 낮거나 하는 한계를 가지고 있어 시장의 요구를 전적으로 충족시키지 못하고 있다.

이에 본 발명의 일 실시예에 따른 천연 유래나노 키틴/나노 셀룰로오스 복합 소재 기반의 친환경 기능성 나노바이오복합필름은 최근의 소비자의 니즈에 부합될 뿐 아니라 나노 셀룰로오스의 우수한 기계적 강도 및 생체적합성과 나노 키틴의 다양한 효능성을 동시에 제공할 수 있는 신개념 소재로써, 화장품, 식품/의료용 포장지, 의료용 소재 등 고부가 제품으로 활용이 가능하여 시장 경쟁력 및 사업화 가능성이 높을 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예 1: 나노 키틴의 제조

칼숨포화용액치환법

나노 키틴 제조를 위해, H. Tamura et al 방법 (Tamura, H., Nagahama, H. & Tokura, S. Preparation of chitin hydrogel under mild conditions. Cellulose 13, 357-364 (2006))을 사용하였다.

먼저, CaCl₂ㆍH₂O 850g을 1L의 메탄올에 녹여주었고, 키틴 20g을 첨가한 후, 150℃에서 6시간 동안 교반하였다. 그 이후, 키틴 나노섬유를 침전시키기 위해서, 키틴 나노섬유를 함유하는 메탄올 용액 1L에 증류수 20L를 넣어주었다. 그리고 칼슘이온을 물을 기반으로 한 투석 (MWCO = 1,000)을 통해 제거하였다.

키틴 나노섬유의 표면을 탈아세틸화(deacetylation)하기 위해서 머서화(mercerization)를 수행하였다. 구체적으로 키틴 나노섬유를, 6시간 동안 NaOH (20 wt%) 에서 환류(reflux)시켜 표면을 탈아세틸화하고, 상기 표면이 탈아세틸화된 키틴 나노섬유는 10,000 rpm으로, 4℃에서 30분 동안 원심분리를 통해 침전시켜 수득한 후, 여러 번 물로 세척해주었다. 이에 의해 최종적으로 나노 키틴을 수득하였다.

NaOH 탈아세틸화법

나노 키틴의 또 다른 제조 방법으로 NaOH 탈아세틸화법(Deacetylation)을 사용하였다. 먼저 NaOH(20 wt%)를 500ml 제조한다. 제조한 20% NaOH 500ml와 키틴(TCI) 20g 를 1L 둥근바닥 플라스크(Round Bottom Flask)에 넣어준뒤 일정시간 동안 reflux를 한다. 이때 히팅 멘틀(Heating mentle)과 환류 응축기(reflux condenser)를 사용하여 reflux를 진행하며 온도는 100℃, 130℃, 150℃로 변화시키면서 최종적으로 150℃에서 일정 시간동안 반응을 진행한다. 6~7시간을 반응시켰을 때 20~30%의 탈아세틸화를 나타낸다.

반응이 종료된 반응물로부터 NaOH를 제거하기 위하여 반응용액을 증류수에 완전히 침지시켜 워싱을 해준다. 워싱은 3~5회 반복하여 pH가 중성이 되도록 한다. 반응이 종결된 키틴은 NaOH로 인해 일부 탈아세틸화를 거치게 된다.

워싱 후 아세트산으로 pH 2.9정도로 교반하면서 맞추어 준다. NH₂가 아세트산에 의해 양이온을 형성하면서 그 반발력을 통해 기계적 처리가 용이하게 해준다. 그라인더(Grider)를 통해 탈아세틸화된 키틴을 나노화 시킨다. 그 결과, 50% 이하의 탈아세틸화를 가지는 나노 키틴을 수득하였다.

실시예 2: 나노 셀룰로오스의 제조

물에 분산된 셀룰로오스 나노 섬유를 제조하였다. 먼저, 2000mL의 증류수에 20g의 셀룰로오스 펄프를 첨가한 후, 0.312g의(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥실((2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl, TEMPO), 2.085g의 브로민화나트륨(NaBr), 및 270mL의 5% 치아염소산나트륨(NaClO)를 첨가하고, 1M의 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 pH를 10으로 조정하였다. 반응이 진행됨에 따라 pH가 감소하게 되는데 이때는 패리스태틱 펌프(peristatic pump)를 이용하여 pH10이 유지되도록 1M NaOH 용액을 반응조 안에 첨가하였다. pH가 더 이상 변하지 않거나, NaOH가 더 이상 투입되지 않을 시점을 반응종료 시점으로 간주하고, 반응을 종료하였다. 반응이 종료된 카르복실기로 산화된 셀룰로오스는 원심분리기 또는 필터를 이용하여 완전히 세척하였고, 이를 그라인더에 넣고 그라인딩함으로써 물에 분산되어 하이드로겔 상태로 존재하는 카르복실기로 표면개질 된 셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 이후 필요에 따라 분무건조(spray drying) 또는 동결건조를 수행하여 고체입자(또는 파우더) 형태의 카르복실기로 표면개질 된 셀룰로오스 나노섬유를 획득하였다.

셀룰로오스 원료 제형에 따른 반응시간

셀룰로오스 원료 제형에 따라 반응시간을 조절하여 균일한 나노 셀룰로오스를 제조할 수 있다. 셀룰로오스 원료의 표면적이 넓을수록 반응이 촉진되므로, 분쇄 필터(Filter)와 파우더(powder)의 반응시간에 차이가 있다. 동일한 무게에서 분쇄 필터보다 총 표면적이 큰 파우더의 경우 표면개질 반응 시간이 더 짧았다. 반응 종결 시간은 더 이상 pH 변화가 없이 소모되는 NaOH가 없을 때를 의미한다. 각각의 원료들은 셀룰로오스100%로 이루어진 원료를 선택하였으며, 파우더의 경우 4시간 이상이면 반응이 완료되고 균일한 나노 셀룰로오스가 제조되었으나 필터의 경우 6시간 이상 반응할 때 균일한 나노 셀룰로오스가 제조되었다.

실시예 3: 나노바이오복합필름의 제조

나노바이오복합필름의 제조는 나노 키틴을 나노 셀룰로오스 및 가교제와 블렌딩하여 혼합용액을 제조한 후, 혼합용액을 캐스팅 및 카운터 이온과 반응시키는 단계를 포함한다.

균일한 나노바이오복합필름의 제조

나노 키틴, 나노 셀룰로오스 및 글리세롤 용액을 블랜딩하여 균일하게 혼합함과 동시에 겔(gel)상태의 성분들의 점성을 낮추고 기포를 완전히 제거하기 위하여, 저온상태에서 10분간 울트라소니케이션(ultra Sonication)을 실시한다. 이때 에너지는 40% Max, Purse on 10초 마다 Purse off 3초를 실시하여 집중된 초음파 처리로 인한 입자들의 과열 및 파괴를 막는다. 초음파 처리 후 물과 같은 점성 및 투명한 용액을 만들수 있다.

2차 기포를 제거하기 위해 울트라소닉클리너(Ultra Sonnic Cleaner)를 이용하여 기포를 완전 제거 후 고정틀에 캐스팅을 실시하여, 매우 투명하고 균일한 필름을 제조할 수 있게 하였다.

구겨지지 않는 나노바이오복합필름의 제조

나노 키틴, 나노 셀룰로오스 및 글리세롤 혼합용액은 고정틀에 캐스팅 후 25~30℃ 내에서 1차 건조를 실시한다. 건조는 수분이 증발하면서 발생하는 기포 자국을 억제하기 위해 40℃ 이상에서 건조를 진행하지 않는다.

2차 건조는 1% CaCl₂ 용액 처리 후 세척을 거치면 진행된다. 이때의 건조 조건은 1차 건조 조건과 동일하게 진행한다. 1% CaCl₂ 용액은 칼슘이온의 이온교환으로 인한 필름의 형태 및 강도를 높여주는 역할을 한다. 단 이때 CaCl₂의 농도 및 담지 시간은 일정하게 유지하며 그 이상을 넘길 경우 2차 건조 시 수축함에 따라 주름이 생기며 쉽게 바스러지는 경향을 나타낸다.

필름 캐스팅을 위한 고정틀은 12.5 x 12.5cm 스퀘어 디쉬를 사용하였으며, 혼합용액은 100ml를 주입하였다. 고정틀 면적 1cm²당 0.64ml를 주입하였다. 이보다 적을 경우 필름이 약하거나 쉽게 찢어지고 이보다 많을 경우 필름이 두꺼워지거나 투명도가 떨어질 수 있다

나노바이오복합필름의 두께

건조가 완료된 후 고정틀에서 분리한 나노 키틴/나노 셀룰로오스 바이오복합필름의 두께는 나노 키틴 및 나노 셀룰로오스의 농도와 비례한다. 필름의 형태와 기계적 강도를 유지시키는 역할을 하는 나노 셀룰로오스의 농도가 높을수록 필름 두께가 증가하였다(표 1).

실험군		두께
1	1% CNF	26.2 um
2	1.5% CNF	40.9 um
3	2% CNF	43.1 um
4	1% CNF + 0.1% ChiNF + 3% Glycerol	91.86 um
5	1% CNF + 0.1% ChiNF + 5% Glycerol	155.1 um

두께 측정은 'Mitutoyo Corporation'사의 'Digimatic Micrometer, MDH-25M' 를 사용하였으며, 3회 반복 측정 후 평균값을 냈다. 1% 나노 셀룰로오스(CNF) 로 필름을 제조하는 경우, 찢어지거나 망가지지 않을 정도의 두께를 가지는 필름을 형성하였으며, 나노 키틴(ChiNF)은 0.1%로 충분한 항균성을 나타냈다. 글리세롤은 3% 보다 5%에서 더 유연하고 강도있는 필름을 나타낸다.

나노 셀룰로오스 함량에 따른 나노바이오복합필름의 물성

다양한 나노 셀룰로오스 함량에 따른 나노바이오복합필름의 물성을 비교하였다. 제조된 혼합용액 일정량을 페트리디쉬 또는 플레이트에 넣고, 온도와 습도가 일정하게 유지된 항온항습기에서 필름이 형성될 때까지 건조하였다. 건조한 복합필름은 강도를 포함한 기계적 물성을 향상 및 필름 형성을 촉진시키기 위하여 1% CaCl₂용액을 넣어 반응시킨 후, 증류수로 수차례 세척하고, 항온항습기에서 건조하여 최종적으로 필름을 형성하였다.

실험군		필름 형성
1	최종농도 1% CNF, 0.1% CHiNF 및 3% glycerol을 포함하는 수용액	필름 형성됨
2	최종농도 2% CNF, 0.1% CHiNF 및 3% glycerol을 포함하는 수용액	필름 형성됨
3	최종농도 0.1% CHiNF 및 3% glycerol을 포함하는 수용액	필름 형성되지 않음

상기 실험군에 의해 제조된 예는 도 2에 나타내었다. 도 2를 참고하면, 실험군 1과 2는 필름이 형성되었고, 나노 셀룰로오스가 더 많이 함유된 실험군 2의 경우 가장 우수한 기계적 물성을 나타내었다. 한편, 나노 셀룰로오스가 포함되지 않은 실험군 3은 필름이 전혀 형성되지 않았다.

투명한 나노바이오복합필름의 제조

나노 키틴 및 나노 셀룰로오스, 글리세롤의 배율에 따른 필름의 투명도 변화를 실험하였다. 필름의 투명도는 'SHIMADZU'사의 'UV2600 +ISR2600'로 투과도 (Trancmittance)를 분석하였다(표 3).

실험군		투명도(700nm)
1	1% CNF + 0.1% ChiNF + 3% Glycerol Film	86.7429 T%
2	1.5% CNF + 0.1% ChiNF + 3% Glycerol Fil	75.5640 T%
3	2% CNF + 0.1% ChiNF + 3% Glycerol Fil	51.6249 T%

나노 셀룰로오스 농도가 높아질수록 필름 두께가 두꺼워지고 투명도는 떨어졌다. 1% 나노 셀룰로오스, 0.1% 나노 키틴이 포함된 나노바이오복합필름에서 86% 이상의 투명도를 보였으며, 2% 나노 셀룰로오스, 0,1% 나노 키틴이 포함된 나노바이오복합필름에서 50% 이상의 투명도를 보였다(도 3). 투명도는 나노 셀룰로오스의 농도 조절 외에도 그래핀이나 천연색소 등을 첨가하여 조절이 가능하였다.

실시예 4 : 생체 적합성 실험

세포 독성 실험

나노바이오복합필름의 세포 독성평가에 사용된 세포는 L929을 사용하였다. 하기 표 4의 실험군 1-5는 1% 나노 셀룰로오스, 0.1% 나노 키틴, 3% 글리세롤을 혼합하여 제조된 것이며, 독성을 평가하기 위하여 ISO 10993-5에 따라 실험을 진행하였다. MEM05(5% fetal bovine serim in MEM with penicillin/streptomycin) 배양 배지에 0.02 g/ml의 추출비(extraction ratio)로 24시간 동안 37℃의 CO₂배양기에서 나노바이오복합필름의 성분을 추출한 배지를 통해 세포를 배양한 후, 6시간, 1일, 2일 후 MTT assay를 시행하였다.

나노 키틴 및 나노 셀룰로오스를 함유한 나노바이오복합필름에서 용출되는 물질의 안정성을 검증한 결과 세포독성이 없음을 확인하였다(표 4).

실험군	세포독성
1	음성, (82.3 ± 4.3) %
2	음성, (90.8 ± 1.4) %
3	음성, (88.7 ± 5.0) %
4	음성, (84.7 ± 2.1) %
5	음성, (84.2 ± 3.0) %

피부 자극 실험

하기 표 5의 실험군 1-3은 1% 나노 셀룰로오스, 0.1% 나노 키틴, 3% 글리세롤을 혼합하여 제조된 것이며, 피부자극을 평가하기 위하여 ISO10993-10에 따라 실험을 진행하였다. NZW계 Rabbit (New Zealand White) 암컷 11~12 주령을 5일 이상 순화 시킨 후, 12~13 주령에 투여를 개시하였다. 시험물질을 4시간 동안 첩포 적용(Rabbit의 등의 털을 제거하고 각각 4개의 시료를 첩포함)을 하고 이를 제거한 다음 1, 24, 48, 72 시간 경과 후 각 시간에 따른 동물의 임상증상을 관찰하였다. 24, 48, 72시간만의 결과만 점수화하여 피부 자극 지수(P.I.I)를 구하였을 때 피부자극지수(P.I.I)는 0.0으로 관찰되었으며, 이는 “비 자극성”에 해당된다.

실험군	체중(kg)		임상증상	부위	피부반응
	0일	3일			시험군 (24, 48,72h)			대조군 (24, 48,72h)
					홍반 가피	부종	총점	홍반 가피	부종	총점
1	2.1	2.1	N	Site 1	0	0	0	0	0	0
				Site 2	0	0	0	0	0	0
3	2.1	2.2	N	Site 1	0	0	0	0	0	0
				Site 2	0	0	0	0	0	0
3	2.1	2.4	N	Site 1	0	0	0	0	0	0
				Site 2	0	0	0	0	0	0

그 결과, 본 발명에 의해 제조된 나노바이오복합필름은 피부 자극을 유발하지 않아 생체에 적합함을 확인하였다.

실시예 5: 인장강도 측정

하기 표 6의 실험군 1-5는 1% 나노 셀룰로오스, 0.1% 나노 키틴, 3% 글리세롤을 혼합하여 제조하였다(표 6). 나노바이오복합필름 폭 30 mm, 길이 30 mm, 두께261 μm을 5 mm/min의 속도로 ISO 527-3에 준거해서 인장 시험을 행하여 측정한 인장 강도는 아래와 같다(표 6).

실험군	인장강도 (kgf/cm²)
1	144
2	206
3	150
4	154
5	176
평균	166

그 결과, 본 발명에 의해 제조된 나노바이오복합필름은 인장강도 140 kgf/cm²이상으로 포장재를 비롯하여 마스크팩, 창상피복재, 치과용 차폐막, 피부용 패치 등에 사용할 수 있음을 확인하였다.

실시예 6: 항균 기능 측정

나노바이오복합필름 실험군은 1% 나노 셀룰로오스, 0.1% 나노 키틴, 3% 글리세롤을 혼합하여 제조된 것이며(표 7), 나노바이오복합필름의 항균 효과를 평가하기 위하여 JIS Z 2801에 의거하여 실험을 진행하였다. 항균 기능 평가에는 Staphylococcus aureus와 Escherichia coli를 균주로 사용하였으며 초기 균주의 농도는 각각 1.2 x 10⁶, 4.7 x 10⁵로 하였다. 시험군 또는 대조군을 50 mm의 사이즈로 잘라서 표면을 70% 알코올로 닦아낸 후, UV 램프를 30분 처리하여 살균한 다음, 각각의 균주를 시험군(나노바이오복합필름) 및 대조군의 표면에 400 ul 접종한 뒤, 40 mm 사이즈의 필름으로 덮은 후 용액이 떨어지지 않게 주의하면서 페트리디쉬 위에 올려 놓는다. 3개의 대조군 조각은 즉각적으로 멸균된 스토마커 파우치에 넣고, 10 mL의 SCDLP broth와 섞어 충분히 손으로 비벼 주어 미생물이 나오도록 한 다음 균액을 취하여 단계별로 희석하여 시료용액 1 mL에 15~20 ml의 Plate count agar 를 부어 굳히고 35℃에서 24~48 시간 배양하여 초기 균주를 확인하였다. 3개의 시험군과 다른 3개의 대조군은 35℃와 습도 90% 이상 조건에서 24 시간 동안 배양한 후, 멸균된 스토마커 파우치에 넣고, 1 mL의 SCDLP broth와 섞어 충분히 손으로 비벼 주어 미생물이 나오도록 한 다음 균액을 취하여 단계별로 희석하여 시료용액 1 mL에 15~20 mL의 Plate count agar를 부어 굳히고 35℃에서 24~48 시간 배양하였다. 배양 후 균수를 카운팅한 후 아래의 식에 따라 계산하여 항균력을 확인하였다.

항균력 (%) = [(Mb - Ma)/Mb]×100

Ma: 시험군의 24 시간 배양후 생균수

Mb: 대조군의 24 시간 배양후 생균수

상기 나노바이오복합필름의 항균 기능 평가 결과는 아래 표와 같다(표 7).

구분	시험균	초기 균수 평균값(CFU/mL)	24시간 배양 후 균수 평균값 (CFU/mL)	항균력(%)
대조군	E.coli	4.7 x 10⁵	2.1 x 10⁶	-
대조군	S.aureus	1.2 x 10⁶	2.0 x 10⁵	-
실험군	E.coli	4.7 x 10⁵	1.6 x 10³	99.9%
실험군	S.aureus	1.2 x 10⁶	1.2 x 10³	99.4%

그 결과, 본 발명에 의해 제조된 나노바이오복합필름은 항균성이 우수함을 확인하였다.

Claims

나노 키틴과, 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 포함하는 나노바이오복합필름.
제1 항에 있어서,
상기 나노 키틴은 표면의 탈아세틸화가 50% 이하인 나노바이오복합필름.
제1항에 있어서,
상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스의 질량비는 1:1 내지 1:10인 나노바이오복합필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
하기의 물성을 충족하는 나노바이오복합필름:
(i) ISO 527-3에 따라 측정되는 인장강도가 140 kgf/cm²이상, 및/또는
(ii) ISO 13468에 따라 측정되는 투명도가 85% 이상.
다음의 단계를 포함하는 항균 나노바이오복합필름 제조방법:
(a) 나노 키틴을 제공하는 단계;
(b) 상기 나노 키틴과 블렌딩되는 나노 셀룰로오스를 제공하는 단계;
(c) 상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스를 블렌딩하고 가교제를 첨가하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
(d) 상기 (c)의 결과물을 카운터 이온(counter ion)과 반응시키는 단계를 포함하는 나노바이오복합 필름의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (c)의 혼합용액을 울트라소니케이션(ultrasonication), 호모게나이저(homogenizer) 및 호모믹서(homo mixer) 중 어느 하나에 의해 혼합하는 나노바이오복합필름 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (c)의 혼합용액을 캐스팅하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법으로서, 캐스팅되는 혼합용액의 부피는 고정틀 면적당 0.5 ml/cm² 내지 1.5 ml/cm²인 나노바이오복합필름 제조방법.
제 5항에 있어서,
상기 나노 키틴은 표면의 탈아세틸화가 50% 이하인 나노바이오복합필름 제조방법.
제 5항에 있어서,
상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스의 질량비는 1:1 내지 1:10인 나노바이오복합필름 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 가교제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 나노바이오복합필름의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 혼합용액은 상기 나노 키틴과 상기 나노 셀룰로오스가 혼합시키는 용매를 포함하되,
상기 용매는 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, 및 N,N-디메틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 나노바이오복합필름의 제조방법.