KR20210087641A - 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트에 관한 것으로, 보다 구체적으로 리소그래피 공정을 수행하는 대신에 템플릿에 형성된 형태를 대상 물체에 전사하는 전사 프린팅(Transfer Printing) 공정을 수행함으로써, 고분자 물질을 적층하여 금속몰드에 형성된 표면 패턴을 용이하게 복제 가능하고, 상기 고분자 물질이 부착된 나노섬유매트를 형성할 수 있는 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트에 관한 것으로, 보다 구체적으로 리소그래피 공정을 수행하는 대신에 템플릿에 형성된 형태를 대상 물체에 전사하는 전사 프린팅(Transfer Printing) 공정을 수행함으로써, 고분자 물질을 적층하여 금속몰드에 형성된 표면 패턴을 용이하게 복제 가능하고, 상기 고분자 물질이 부착된 나노섬유매트를 형성할 수 있는 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트에 관한 것이다.
일반적으로 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 미세 특정 패턴을 형성하기 위해서는 패턴이 형성되어 있는 투명 마스크에 광을 조사하여 상기 패턴을 기판에 등배 또는 축소 전사하는 포토 리소그라피(Photo Lithography) 기술이 사용된다.
이러한 기술은 통상적으로 기판에 패턴이 형성될 박막을 증착하는 단계, 이 박막 위에 PR(Photoresist) 유기물을 코팅하는 단계, 이에 광을 조사하여 마스크의 패턴을 전사하는 단계, 광의 조사에 의하여 경화되지 않은 부분의 PR을 현상액으로 제거하는 단계와 형성된 PR 패턴으로 박막을 에칭하는 단계로 이루어진다.
그러나, 이러한 기술은 마스크와 복잡한 노광 장비의 제작비용이 많이 들어 소량 생산 대상의 물질 적용에는 어려움이 있다.
따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 특정 패턴을 보다 용이하게 적용할 수 있는 전가 인쇄 방법의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 대상 물체에 전사하는 전사 프린팅(Transfer Printing) 공정을 수행함으로써, 고분자 물질을 적층하여 금속몰드에 형성된 표면 패턴을 용이하게 복제 가능하고, 상기 고분자 물질이 부착된 나노섬유매트를 형성할 수 있는 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 전사 프린팅 공정을 수행하기 때문에 공정이 용이하고 제조비용을 절감할 수 있어 대량 산업화 및 소량 공장화가 가능한 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트를 제공하는 것이다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트를 제공한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 프린팅 방법을 제공한다.
(S1) 표면 패턴이 음각으로 형성된 금속몰드에 실레인(silane)을 코팅하는 단계;
(S2) 상기 실레인이 코팅된 금속몰드에 고분자 물질을 적층하는 단계;
(S3) 상기 고분자 물질을 제거하고, 나노섬유매트를 부착시키는 단계; 및
(S4) 상기 금속몰드와 나노섬유매트를 분리하는 단계.
본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계는 하기의 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
(S1A) 금속몰드의 상면에 실레인을 점적하는 단계;
(S1B) 상기 금속몰드를 진공상태에 유지시켜 상기 실레인이 상기 금속몰드 상면을 도포하는 단계; 및
(S1C) 상기 실레인이 도포된 금속몰드를 상압에서 경화시키는 단계.
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계는 하기의 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
(S2A) 상기 실레인이 코팅된 금속몰드를 가열하는 단계;
(S2B) 상기 가열된 금속몰드의 상면에 고분자 물질을 적층하는 단계; 및
(S2C) 상기 고분자 물질이 적층된 금속몰드의 상면에 압력을 가하는 단계.
본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계는 하기의 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
(S3A) 상기 금속몰드의 상면에 적층된 고분자 물질을 제거하는 단계; 및
(S3B) 상기 고분자 물질이 제거된 금속몰드의 상면에 나노섬유매트를 부착시키는 단계.
본 발명에 있어서, 상기 (S3A) 단계는 상기 금속몰드에서 음각이 형성되지 않은 평평한 영역에 존재하는 상기 고분자 물질은 제거되고, 상기 금속몰드의 음각 내에는 존재하는 상기 고분자 물질은 제거되지 않은 채 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전사 프린팅 방법으로 제조된 세포 배양용 나노섬유매트를 제공한다.
상기 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트에 언급된 모든 사항은 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.
본 발명의 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트는 대상 물체에 전사하는 전사 프린팅(Transfer Printing) 공정을 수행함으로써, 고분자 물질을 적층하여 금속몰드에 형성된 표면 패턴을 용이하게 복제 가능하고, 상기 고분자 물질이 부착된 나노섬유매트를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트는 간단한 전사 프린팅 공정을 수행하기 때문에 공정이 용이하고 제조비용을 절감할 수 있어 대량 산업화 및 소량 공장화가 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전사 프린팅 방법을 대략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 (S1) 단계에 따라 실레인이 코팅된 금속몰드를 확인한 도면이다.
도 3은 본 발명의 (S3) 단계에 따른 전사 프린팅 방법을 수행하여 모습을 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명의 (S4) 단계에 따른 전사 프린팅 방법을 수행하여 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 (S1) 단계에 따라 실레인이 코팅된 금속몰드를 확인한 도면이다.
도 3은 본 발명의 (S3) 단계에 따른 전사 프린팅 방법을 수행하여 모습을 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명의 (S4) 단계에 따른 전사 프린팅 방법을 수행하여 모습을 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.
전사 프린팅 방법
도 1은 본 발명에 따른 전사 프린팅 방법을 대략적으로 나타낸 블록도이이다.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 전사 프린팅 방법을 제공한다.
(S1) 표면 패턴이 음각으로 형성된 금속몰드에 실레인(silane)을 코팅하는 단계;
(S2) 상기 실레인이 코팅된 금속몰드에 고분자 물질을 적층하는 단계;
(S3) 상기 고분자 물질을 제거하고, 나노섬유매트를 부착시키는 단계; 및
(S4) 상기 금속몰드와 나노섬유매트를 분리하는 단계.
보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계는 금속몰드에 실레인을 코팅하는 단계로서, 하기의 단계로 구성될 수 있다.
(S1A) 금속몰드의 상면에 실레인을 점적하는 단계;
(S1B) 상기 금속몰드를 진공상태에 유지시켜 상기 실레인이 상기 금속몰드 상면에 도포되는 단계; 및
(S1C) 상기 실레인이 도포된 금속몰드를 상압에서 실레인을 경화시키는 단계.
상기 (S1A) 단계는 표면 패턴이 음각으로 형성된 금속몰드의 상면에 실레인을 점적하는 단계;일 수 있다.
상기 금속몰드는 표면 패턴은 사용하고자 하는 용도에 따라 용이하게 변경하게 적용될 수 있다.
상기 금속몰드는 알루미늄(Al)을 사용할 수 있다. 상기 금속몰드로 알루미늄을 사용함으로써, 상기 금속몰드 표면에 음각의 패턴 형성이 용이할 수 있다.
상기 실레인은 실리콘 엘라스토머(silcon elastomer)일 수 있다. 상기 실레인을 상기 금속몰드에 코팅됨으로써 수분에 안정적이고, 심부경화(deep-hardening)성을 가지며, 온도가 상승함에 따라 경화 시간을 촉진시킬 수 있다.
상기 (S1B) 단계는 상기 금속몰드를 진공상태에 유지시키는 단계;일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 실레인이 점적된 금속몰드는 -0.05 내지 -0.09 MPa의 진공압력 조건 하에서 유지될 수 있다. 상기 진공상태로 유지되는 동안, 상기 실레인은 상기 금속몰드 상면 전체에 균일하게 도포될 수 있다.
상기 (S1B) 단계는 데시게이터(desiccator) 안에서 수행될 수 있다.
상기 (S1C) 단계는 상기 실레인이 도포된 금속몰드를 상압에서 경화시키는 단계;로서, 상기 실레인이 도포된 금속몰드를 40 내지 80분 동안 경화시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 실레인을 40분 미만으로 경화시킬 경우 상기 금속몰드 상면에 코팅된 실레인이 모두 기화되지 않은 상태로 존재하여 상기 실레인이 훼손될 수 있으며, 80분을 초과하여 경화시킬 경우 상기 실레인의 찰기가 상실될 수 있다.
도 2는 본 발명의 (S1) 단계에 따라 실레인이 코팅된 금속몰드를 확인한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 금속몰드의 상면에 상기 실레인이 코팅됨으로써 물에 대한 표면장력이 강화됨으로써 수분 안정성이 향상되었음을 확인할 수 있다.
상기 (S2) 단계는 상기 실레인이 코팅된 금속몰드에 고분자 물질을 적층하는 단계;로서, 하기의 단계로 구성될 수 있다.
(S2A) 상기 실레인이 코팅된 금속몰드를 가열하는 단계;
(S2B) 상기 가열된 금속몰드의 상면에 고분자 물질을 적층하는 단계; 및
(S2C) 상기 고분자 물질이 적층된 금속몰드의 상면에 압력을 가하는 단계.
보다 구체적으로, 상기 (S2A) 단계는 상기 실레인이 코팅된 금속몰드를 가열하는 단계;일 수 있다.
상기 가열은 55 내지 75 ℃의 온도 범위에서 20 내지 60분 동안 가열시킬 수 있으며, 바람직하게는 60 내지 70 ℃의 온도 범위에서 25 내지 45분 동안 가열시킬 수 있다.
상기 가열은 핫플레이트(hot plate) 상에서 수행될 수 있고, 챔버(chamber) 내에 상기 금속몰드를 넣어 수행될 수 있으며, 상기 온도 범위에 용이하게 상기 금속몰드를 가열할 수 있는 방법이라면 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (S2B) 단계는 상기 가열된 금속몰드의 상면에 고분자 물질을 적층하는 단계;일 수 있다.
상기 고분자 물질은 유기용매를 흡수하여 팽창 가능한 평평한 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질일 수 있다. 상기 PDMS는 온도에 의한 점도 변화가 작고, 전기 절연성이 우수하며, 표면 장력이 작고, 화학적 안정성이 우수하다.
상기 적층은 상기 고분자 물질을 도포함으로써 적층될 수 있고, 상기 고분자 물질을 분사함으로써 적층될 수 있으며, 상기 고분자 물질을 균일하게 적층할 수 있는 방법이라면 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (S2C) 단계는 상기 고분자 물질의 상면에 압력을 가하는 단계;일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 (S2C) 단계는 상기 고분자 물질이 적층된 금속몰드를 55 내지 75 ℃의 온도 범위로 가열하면서, 상기 금속몰드 상면에 무거운 추를 올림으로써 일정 압력을 가할 수 있다.
상기 (S3) 단계는 나노섬유매트를 부착시키는 단계;로서, 하기의 단계로 구성될 수 있다.
(S3A) 상기 금속몰드의 상면에 적층된 고분자 물질을 제거하는 단계; 및
(S3B) 상기 고분자 물질이 제거된 금속몰드의 상면에 나노섬유매트를 부착시키는 단계.
상기 (S3A) 단계는 상기 음각이 형성된 금속몰드에서 음각이 형성되지 않은 평평한 영역에 존재하는 상기 고분자 물질은 제거되고, 상기 금속몰드의 음각 내에는 존재하는 상기 고분자 물질은 제거되지 않은 채 포함되어 있을 수 있다.
상기 (S3B) 단계는 상기 음각 내에 고분자 물질이 존재하는 금속몰드의 상면에 나노섬유매트를 부착시키는 단계;일 수 있다.
상기 음각 내 포함되는 고분자 물질은 상기 나노섬유매트에 전사되어 인쇄될 수 있다.
상기 나노섬유매트는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐풀루오라이드 및 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 고분자 성분일 수 있다.
또한, 상기 나노섬유매트는 상기 고분자 성분의 공중합체를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로, 상기 고분자 성분의 공중합체는 폴리우레탄 공중합체, 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체 및 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
게다가, 상기 나노섬유매트는 메탄올, 아세톤, 데트라하이드로퓨란, 톨루엔 또는 디메틸포름아미드 등의 용해성 용매에 상술한 고분자 성분이 용해된 고분자 용액으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용해성 용매는 헥산(hexane)과 같은 알칸족(Alkanes), 톨루엔(toluene)과 같은 방향족(Aromatics), 디에틸 에테르(diethyl ether)와 같은 에테르족(Ethers), 클로로포름(chloroform)과 같은 알킬 할라이드족(Alkyl halides), 에스테르족(Esters), 알데히드족(Aldehydes), 케톤족(Ketones), 아민족(Amines), 알코올족(Alcohols), 아미드족(Amide), 카르복실산족(Carboxylic acids) 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 나노섬유매트는 전기방사로 제조될 수 있으며, 금속 박막이 부착된 형태일 수 있다.
상기 금속 박막은 0.04 내지 0.055 mm의 두께를 갖는 박막으로, 알루미늄 호일 또는 스테인레스 스틸 호일일 수 있다.
상기 (S3B) 단계 수행 후, 상기 나노섬유매트가 부착된 금속몰드를 상온 또는 실온에서 30 내지 75분 동안 경화시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 (S4) 단계는 상기 금속몰드와 나노섬유매트를 분리하여 전사 프린팅이 수행되는 단계;일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 음각 내에 고분자 물질이 존재하는 금속몰드와 나노섬유매트를 분리하면서, 상기 고분자 물질이 상기 나노섬유매트의 상면에 부착되면서 전사 프린팅 될 수 있다.
상기 금속몰드와 나노섬유매트를 분리한 후, 상기 나노섬유매트에 부착된 금속 박막을 제거하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 금속 박막 제거는 핀셋을 이용하여 제거시킬 수 있으며, 상기 금속 박막 제거로 인해 상기 나노섬유매트가 파손되지 않는 방법이라서 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4은 본 발명의 (S4) 단계에 따른 전사 프린팅 방법을 수행하여 모습을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 금속몰드와 나노섬유매트를 분리하고, 상기 나노섬유매트에 부착된 금속 박막을 제거함으로써 상기 음각의 패턴이 형성된 나노섬유매트를 얻을 수 있다.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
Claims (6)
- (S1) 표면 패턴이 음각으로 형성된 금속몰드에 실레인(silane)을 코팅하는 단계;
(S2) 상기 실레인이 코팅된 금속몰드에 고분자 물질을 적층하는 단계;
(S3) 상기 고분자 물질을 제거하고, 나노섬유매트를 부착시키는 단계; 및
(S4) 상기 금속몰드와 나노섬유매트를 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 프린팅 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계는,
(S1A) 금속몰드의 상면에 실레인을 점적하는 단계;
(S1B) 상기 금속몰드를 진공상태에 유지시켜 상기 실레인이 상기 금속몰드 상면을 도포하는 단계; 및
(S1C) 상기 실레인이 도포된 금속몰드를 상압에서 경화시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 전사 프린팅 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S2) 단계는,
(S2A) 상기 실레인이 코팅된 금속몰드를 가열하는 단계;
(S2B) 상기 가열된 금속몰드의 상면에 고분자 물질을 적층하는 단계; 및
(S2C) 상기 고분자 물질이 적층된 금속몰드의 상면에 압력을 가하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 전사 프린팅 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S3) 단계는,
(S3A) 상기 금속몰드의 상면에 적층된 고분자 물질을 제거하는 단계; 및
(S3B) 상기 고분자 물질이 제거된 금속몰드의 상면에 나노섬유매트를 부착시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 전사 프린팅 방법. - 제4항에 있어서,
상기 (S3A) 단계는,
상기 금속몰드에서 음각이 형성되지 않은 평평한 영역에 존재하는 상기 고분자 물질은 제거되고,
상기 금속몰드의 음각 내에는 존재하는 상기 고분자 물질은 제거되지 않은 채 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전사 프린팅 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전사 프린팅 방법으로 제조된 세포 배양용 나노섬유매트.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200000615A KR20210087641A (ko) | 2020-01-03 | 2020-01-03 | 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트 |
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| KR1020200000615A KR20210087641A (ko) | 2020-01-03 | 2020-01-03 | 전사 프린팅 방법 및 이에 따라 제조된 세포 배양용 나노섬유매트 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101355167B1 (ko) | 2007-12-14 | 2014-01-28 | 삼성전자주식회사 | 적어도 세 개의 고분자 블록을 구비하는 블록 공중합체를이용한 미세 패턴 형성 방법 |
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2020
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Patent Citations (1)
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