KR20230132905A - Biodegradable conductive polymer fiber and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 체내 삽입 후 일정시간이 경과하면 생분해되어 사라지는 생분해성 유연 섬유 추출기술과 생분해성 재료를 기반으로 전도성 전극을 제작하는 기술로 제조한 생분해성 전도성 섬유 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 용융 추출(melt drawing) 공정을 통하여 생분해성 고분자 섬유를 제작하고, 입자 표면 삽입 기술을 통하여 상기 생분해성 고분자 섬유에 전도성을 부여하여 제조된 코어-쉘 타입의 생분해성 전도성 고분자 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable conductive fiber manufactured by a technology for extracting a biodegradable flexible fiber that biodegrades and disappears after a certain period of time after insertion into the body and a technology for manufacturing a conductive electrode based on a biodegradable material, and a method for manufacturing the same. Specifically, core-shell type biodegradable conductive polymer fibers manufactured by manufacturing biodegradable polymer fibers through a melt drawing process and imparting conductivity to the biodegradable polymer fibers through particle surface insertion technology, and the like. It is about manufacturing method.
Description
본 발명은 생분해성 전도성 고분자 섬유 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용융 추출(melt drawing) 공정을 통하여 생분해성 고분자 섬유를 제작하고, 입자 표면 삽입 기술을 통하여 상기 생분해성 고분자 섬유에 전도성을 부여하여 제조된 생분해성 전도성 고분자 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable conductive polymer fiber and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to producing a biodegradable polymer fiber through a melt drawing process and inserting the biodegradable polymer fiber into the biodegradable polymer fiber through a particle surface insertion technology. It relates to a biodegradable conductive polymer fiber manufactured by imparting conductivity and a method of manufacturing the same.
생체 신호를 측정하기 위해 제작된 체내 삽입 센서(이식용 의료기기)는 체내 복잡한 구조의 장기나 조직에 부착해야 한다. 따라서 종래에는 섬유 형태의 전도성 전극을 제작하여 체내에 안정적으로 고정이 가능한 섬유 센서를 제작하였다. 하지만 이러한 체내 삽입형 센서의 경우 사용 후 제거하기 위해서는 추가적인 수술이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해 본 종래기술을 포함한 기존 보고된 여러 기술들의 경우, 사용 후 체내에서 분해되어 사라질 수 있는 생분해성 재료를 기반의 체내 삽입 센서에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다. 하지만 기존의 생분해성 전극들의 구조는 평면 형태이기 때문에 복합한 구조를 가지는 체내 장기나 조직에 안정적으로 부착할 수 있는 섬유형태의 센서 제작에 한계가 있다.Sensors inserted into the body (implantable medical devices) designed to measure biological signals must be attached to organs or tissues with complex structures in the body. Therefore, in the past, conductive electrodes in the form of fibers were manufactured to produce fiber sensors that could be stably fixed in the body. However, these implantable sensors require additional surgery to be removed after use. To solve this problem, in the case of various previously reported technologies, including this prior art, research is being actively conducted on sensors inserted into the body based on biodegradable materials that can decompose and disappear in the body after use. However, because the structures of existing biodegradable electrodes are flat, there are limitations in producing fiber-type sensors that can be stably attached to internal organs or tissues with complex structures.
본 발명의 일 목적은 유연성이 우수하고 생분해 속도가 빨라 체내에 삽입하는 전극을 제작하기에 적합한 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to provide a biodegradable conductive polymer fiber that has excellent flexibility and a fast biodegradation rate, making it suitable for manufacturing electrodes to be inserted into the body.
본 발명의 다른 목적은 전기 전항성이 낮고 안정성과 내구성이 높아 이식용 센서에 사용하기 적합한 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a biodegradable conductive polymer fiber suitable for use in an implantable sensor with low electrical conductivity and high stability and durability.
본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유는 생분해성 고분자 물질을 용융 추출(melt drawing)하여 제조된 고분자 섬유(fiber)인 코어(core) 및 코어를 감싸는 형태이고, 고분자 섬유 및 전도성 입자가 융합된 쉘(shell)을 포함한다.According to an embodiment of the present invention Biodegradable conductive polymer fiber consists of a core, which is a polymer fiber manufactured by melt drawing a biodegradable polymer material, and a shell that surrounds the core, and is a fusion of polymer fiber and conductive particles. Includes.
일 실시형태에 따르면, 용융 추출은 생분해성 고분자 물질을 가열한 후, 추출수단을 이용하여 용융된 생분해성 고분자에서 고분자 섬유를 추출하고, 추출수단의 직경 및 고분자 섬유를 추출하는 추출 속도에 의해 고분자 섬유의 직경이 조절될 수 있다.According to one embodiment, melt extraction involves heating a biodegradable polymer material, extracting polymer fibers from the melted biodegradable polymer using an extraction means, and extracting the polymer by the diameter of the extraction means and the extraction speed for extracting the polymer fibers. The diameter of the fiber can be adjusted.
일 실시형태에 따르면, 유기 용매 및 전도성 입자를 포함하는 혼합 용액을 제조한 후 고분자 섬유를 상기 혼합 용액에 투입하여 교반하고, 유기 용매는 상기 고분자 섬유의 표면을 녹일 수 있다.According to one embodiment, after preparing a mixed solution containing an organic solvent and conductive particles, polymer fibers are added to the mixed solution and stirred, and the organic solvent may dissolve the surface of the polymer fibers.
일 실시형태에 따르면, 혼합 용액은 고분자 섬유 표면의 유연성을 향상시키고, 쉘에서 전도성 입자의 분포를 균일하게 하는 추가 유기 용매를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the mixed solution may further include an additional organic solvent to improve the flexibility of the surface of the polymer fiber and to uniformly distribute the conductive particles in the shell.
일 실시형태에 따르면, 쉘은 고분자 섬유의 녹은 표면 및 전도성 입자가 얽혀 형성될 수 있다.According to one embodiment, the shell may be formed by entangling the molten surface of the polymer fiber and the conductive particles.
일 실시형태에 따르면, 추가 유기 용매는 테트라글리콜(tetraglycol)일 수 있다.According to one embodiment, the additional organic solvent may be tetraglycol.
일 실시형태에 따르면, 생분해성 고분자 분말은 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 폴리프로필렌카보네이트(Polypropylene carbonate; PPC), 폴리락테이트-co-글라클레이트(Poly(lactide-co-glycolide; PLGA), 폴리L-락타이드(Poly(L-lactide); PLLA) 중 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment, the biodegradable polymer powder is polycaprolactone (PCL), polypropylene carbonate (PPC), and poly(lactide-co-glycolide (PLGA)). , Poly(L-lactide) (PLLA).
일 실시형태에 따르면, 고분자 섬유의 직경은 0.2mm 내지 1mm일 수 있다.According to one embodiment, the diameter of the polymer fiber may be 0.2 mm to 1 mm.
일 실시형태에 따르면, 혼합 용액의 온도는 30
일 실시형태에 따르면, 유기 용매는 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 디메틸포름아미드(N, N-Dimethylformamide), 아세톤(Acetone), 클로로포름(Chloroform) 중 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment, the organic solvent may be any one of tetrahydrofuran, dimethylformamide (N, N-Dimethylformamide), acetone, and chloroform.
일 실시형태에 따르면, 전도성 입자의 크기는 1μm 내지 100μm 일 수 있다.According to one embodiment, the size of the conductive particles may be 1 μm to 100 μm.
일 실시형태에 따르면, 전도성 입자는 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg) 중 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment, the conductive particles may be any one of molybdenum (Mo), zinc (Zn), tungsten (W), and magnesium (Mg).
일 실시형태에 따르면, 혼합 용액을 구성하는 상기 유기 용매, 상기 전도성 입자 및 상기 추가 유기 용매의 중량 비율은 5:90:5 내지 10:80:10일 수 있다.According to one embodiment, the weight ratio of the organic solvent, the conductive particles, and the additional organic solvent constituting the mixed solution may be 5:90:5 to 10:80:10.
일 실시형태에 따르면, 교반은 5초 내지 1분 동안 진행할 수 있다.According to one embodiment, stirring may proceed for 5 seconds to 1 minute.
일 실시형태에 따르면, 교반은 2회 내지 6회 반복할 수 있다.According to one embodiment, stirring can be repeated 2 to 6 times.
본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유의 제조방법은 생분해성 고분자 분말을 용융 추출(melt drawing)하여 고분자 섬유인 코어(core)를 제조하는 단계, 유기 용매, 전도성 입자 및 추가 유기 용매를 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계 및 상기 고분자 섬유를 투입한 혼합 용액의 교반을 통해 고분자 섬유에 전도성 입자를 삽입하여 고분자 섬유와 전도성 입자가 얽힌 쉘(shell)을 제조하는 단계를 포함한다.A method for producing a biodegradable conductive polymer fiber according to an embodiment of the present invention includes melt drawing a biodegradable polymer powder to produce a core, which is a polymer fiber, using an organic solvent, conductive particles, and an additional organic solvent. It includes preparing a mixed solution containing a and inserting conductive particles into the polymer fibers by stirring the mixed solution into which the polymer fibers are added to produce a shell in which the polymer fibers and conductive particles are entangled.
본 발명에 따르면, 생분해성 전도성 고분자 섬유는 섬유 형태이며, 유연성이 우수하여 체내 장기나 조직에 안정적으로 부착할 수 있다.According to the present invention, the biodegradable conductive polymer fiber is in the form of a fiber and has excellent flexibility, so it can be stably attached to internal organs or tissues.
본 발명에 따르면, 생분해성 전도성 고분자 섬유는 체내에서 분해되어 사라지므로 폐기물이 발생되지 않고, 이를 제거하기 위한 추가 수술이 발생하지 않는다.According to the present invention, the biodegradable conductive polymer fiber decomposes and disappears in the body, so no waste is generated and no additional surgery to remove it occurs.
본 발명에 따르면, 생분해성 전도성 고분자 섬유는 전기 전항성이 낮고 기계적 변형에 대한 안정성과 내구성이 높다.According to the present invention, the biodegradable conductive polymer fiber has low electrical conductivity and high stability and durability against mechanical deformation.
본 발명에 따르면, 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제조하는 데 필요한 전도성 입자의 양을 줄일 수 있어 효율적인 생산이 가능하다. According to the present invention, the amount of conductive particles required to produce biodegradable conductive polymer fibers can be reduced, enabling efficient production.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유를 도시한 것이다.
도 2는 용융 추출 공정 상에서 유리막대 및 추출 속도의 직경에 따른 PCL 섬유의 직경 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 사진이며, 도 3b 및 도 3c는 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 SEM 이미지이다.
도 4a는 입자 표면 삽입 공정에서 교반하는 횟수에 따른 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 저항 변화 그래프이며, 도 4b는 입자 표면 삽입 공정에서 몰리브덴 농도에 따른 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 저항 변화 그래프이고, 도 4c는 입자 표면 삽입 공정에서 테트라글리콜 농도에 따른 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 저항 변화 그래프이다.
도 5는 굽힘(bending) 반복 횟수에 따른 저항 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 6a는 생분해성 전도성 고분자 섬유에 대한 생분해성 평가를 진행하기 위하여 37 ℃, pH 7.4의 PBS 용액에 넣어둔 생분해성 전도성 PCL 섬유의 사진이고, 도 6b는 시간의 경과에 따른 생분해성 전도성 PCL 섬유의 무게 변화 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유 제조방법의 용융 추출 공정을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유 제조방법의 입자 표면 삽입 기술의 공정을 도시한 것이다.Figure 1 shows a biodegradable conductive polymer fiber according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the change in diameter of PCL fiber according to the diameter of the glass rod and extraction speed during the melt extraction process.
Figure 3a is a photograph of the molybdenum-inserted conductive PCL fiber prepared according to Example 1, and Figures 3b and 3c are SEM images of the molybdenum-inserted conductive PCL fiber.
Figure 4a is a graph of the resistance change of the conductive PCL fiber with molybdenum inserted according to the number of stirring in the particle surface insertion process, and Figure 4b is a graph of the resistance change of the conductive PCL fiber with molybdenum inserted according to the molybdenum concentration in the particle surface insertion process. , Figure 4c is a graph of resistance change of molybdenum-inserted conductive PCL fiber according to tetraglycol concentration in the particle surface insertion process.
Figure 5 is a graph showing the amount of change in resistance according to the number of bending repetitions.
Figure 6a is a photograph of biodegradable conductive PCL fibers placed in a PBS solution at 37°C and pH 7.4 to evaluate the biodegradability of biodegradable conductive polymer fibers, and Figure 6b is a photograph of biodegradable conductive PCL fibers over time. This is a weight change graph.
Figure 7 is a flowchart showing a method for manufacturing biodegradable conductive polymer fibers according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows the melt extraction process of the biodegradable conductive polymer fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows the process of particle surface insertion technology of the biodegradable conductive polymer fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
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, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used herein, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition.
본 명세서에서 사용되는 "실시예" "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “embodiment,” “example,” “aspect,” “example,” etc. should be construed to mean that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. That is not the case.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.Additionally, the term 'or' means an inclusive OR 'inclusive or' rather than an exclusive OR 'exclusive or'. That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x uses a or b' means any of the natural inclusive permutations.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, as used in this specification and claims, the singular expressions “a” or “an” generally mean “one or more,” unless otherwise indicated or it is clear from the context that the singular refers to singular forms. It should be interpreted as
또한, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "표면에", "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.In addition, when a part of a component is said to be “on the surface,” “on,” or “on” another part, it refers not only to the case where it is directly on top of the other part, but also to the case where other components, etc. are interposed between them. Includes.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발 달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below have been selected as general and universal in the related technical field, but there may be other terms depending on technological development and/or changes, customs, technicians' preferences, etc. Accordingly, the terms used in the description below should not be understood as limiting the technical idea, but should be understood as illustrative terms for describing embodiments.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미 를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미 와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the detailed meaning will be described in the relevant description. Therefore, the terms used in the description below should be understood based on the meaning of the term and the overall content of the specification, not just the name of the term.
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 일반적으 로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필 요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terminology used in this specification is a term used to appropriately express the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
전도성을 띠는 고분자 섬유를 얻기 위해서는 전도성 입자를 고분자 섬유의 표면에 코팅하거나 전도성 입자와 액체화된 고분자를 혼합한 후 섬유상의 고분자로 추출하는 방법을 이용할 수 있다. 하지만 전도성 입자를 코팅할 경우 고분자 섬유 표면 한 층만 코팅되며, 이렇게 되면 전도성 입자의 밀도가 낮아 전도성을 얻기 어렵다. 마찬가지로 전도성 입자와 액체화된 고분자를 혼합하여 추출하는 경우에도 고분자 섬유의 표면에서 같은 정도의 전도성을 나타내려면 전도성 입자를 많은 양 투입해야 한다. To obtain a conductive polymer fiber, a method of coating conductive particles on the surface of the polymer fiber or mixing the conductive particles and liquefied polymer and then extracting the fiber-like polymer can be used. However, when coating conductive particles, only one layer of the surface of the polymer fiber is coated, and in this case, the density of the conductive particles is low, making it difficult to achieve conductivity. Likewise, even when extracting a mixture of conductive particles and liquefied polymer, a large amount of conductive particles must be added to achieve the same degree of conductivity on the surface of the polymer fiber.
이에 본 발명에서는 적은 양의 전도성 입자로도 전도성을 충분히 확보하기 위하여 고분자 섬유에 전도성 입자를 삽입하는 입자 표면 삽입 기술을 이용하였다. 본 발명은 체내 삽입 후 일정시간이 경과하면 생분해되어 사라지는 생분해성 유연 섬유 추출기술과 생분해성 재료를 기반으로 전도성 전극을 제작하는 기술로 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제조하는 것에 관하며, 상기 생분해성 전도성 고분자 섬유는 전도성 입자가 고분자 섬유의 표면에 한 겹(layer) 코팅된 경우와 달리 고분자 섬유와 전도성 입자가 엉켜 융합된 쉘(shell) 형태를 나타내므로 종래의 기술보다 적은 양의 전도성 입자를 투입하더라도 충분한 전도성을 나타낼 수 있다. 생분해성 전도성 고분자 섬유는 전극으로 사용할 수 있으며, 기본적으로 우수한 전도성을 갖고, 섬유 전극이 변형되어도 낮은 전기 저항을 유지할 수 있으며, 사용 후 몸 속에서 분해되어 사라지기 때문에 유연 센서, 압력 센서 등 다양한 소프트 일렉트로닉스 기기에 활용할 수 있다.Accordingly, in the present invention, particle surface insertion technology was used to insert conductive particles into polymer fibers to ensure sufficient conductivity even with a small amount of conductive particles. The present invention relates to the production of biodegradable conductive polymer fibers using a technology for extracting biodegradable flexible fibers that biodegrade and disappear after a certain period of time after insertion into the body and a technology for manufacturing conductive electrodes based on biodegradable materials. Unlike the case where conductive particles are coated in a single layer on the surface of the polymer fiber, polymer fibers take the form of a shell in which polymer fibers and conductive particles are entangled and fused, so even if a smaller amount of conductive particles is added than in the conventional technology, It can exhibit sufficient conductivity. Biodegradable conductive polymer fibers can be used as electrodes. They basically have excellent conductivity and can maintain low electrical resistance even when the fiber electrode is deformed. Since they decompose and disappear in the body after use, they can be used in various soft sensors such as flexible sensors and pressure sensors. It can be used in electronic devices.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유를 도시한 것이다.Figure 1 shows a biodegradable conductive polymer fiber according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유(100)는 생분해성 고분자 물질을 용융 추출(melt drawing)하여 제조된 고분자 섬유(fiber)인 코어(core)(111), 코어(111)를 감싸는 형태이고, 고분자 섬유(111) 및 전도성 입자가 융합된 쉘(shell)(120)을 포함한다.Referring to Figure 1, the biodegradable conductive polymer fiber 100 according to an embodiment of the present invention has a core 111, which is a polymer fiber manufactured by melt drawing a biodegradable polymer material. , It is shaped to surround the core 111 and includes a shell 120 in which polymer fibers 111 and conductive particles are fused.
실시예에 따라 상기 용융 추출은 상기 생분해성 고분자 분말을 가열한 후, 추출수단을 이용하여 용융된 생분해성 고분자에서 상기 고분자 섬유를 추출할 수 있다. 용융 추출하는 공정은 생분해성 고분자 분말에 열을 가하여, 용융된 생분해성 고분자에서 추출수단으로 생분해성 고분자를 섬유 형태로 끌어올리는 과정일 수 있다. 생분해성 고분자를 이용하여 전극을 제작하기 때문에 체내 삽입형 센서를 제거하기 위한 이차 수술이 필요 없고, 폐기물도 발생하지 않을 수 있다.Depending on the embodiment, the melt extraction may be performed by heating the biodegradable polymer powder and then extracting the polymer fiber from the melted biodegradable polymer using an extraction means. The melt extraction process may be a process of applying heat to a biodegradable polymer powder and pulling the biodegradable polymer into a fiber form using an extraction means from the molten biodegradable polymer. Because the electrodes are manufactured using biodegradable polymers, there is no need for secondary surgery to remove the body-implantable sensor, and no waste is generated.
본 발명의 일 실시예에 따른 용융 추출 공정에서 사용하는 생분해성 고분자 물질의 형태는 분말, 크리스탈, 펠렛 등으로 다양하게 사용할 수 있다. 용융 추출 공정에서 먼저 생분해성 고분자 물질을 각 고분자의 용융 온도에 따라 가열할 수 있다. 그 후 생분해성 고분자 물질이 액체 상태가 되면, 추출수단(10)의 한쪽 끝을 용융된 생분해성 고분자(110)에 넣었다가 위로 끌어올려 섬유 상의 생분해성 고분자를 추출할 수 있다. 이 때 생분해성 고분자 물질은 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 폴리프로필렌카보네이트(Polypropylene carbonate; PPC), 폴리락테이트-co-글라클레이트(Poly(lactide-co-glycolide; PLGA), 폴리L-락타이드(Poly(L-lactide); PLLA) 중 어느 하나를 선택할 수 있고, 바람직하게는 폴리카프로락톤(PCL)을 사용할 수 있다. The biodegradable polymer material used in the melt extraction process according to an embodiment of the present invention can be used in various forms such as powder, crystal, and pellets. In the melt extraction process, the biodegradable polymer material can first be heated according to the melting temperature of each polymer. Afterwards, when the biodegradable polymer material is in a liquid state, one end of the extraction means 10 can be inserted into the molten biodegradable polymer 110 and then pulled up to extract the biodegradable polymer on the fiber. At this time, the biodegradable polymer materials include polycaprolactone (PCL), polypropylene carbonate (PPC), poly(lactide-co-glycolide; PLGA), and polyL- Any one of lactide (Poly(L-lactide); PLLA) can be selected, preferably polycaprolactone (PCL).
유연한 생분해성 고분자 중에서도 PCL은 PLLA보다 녹는점이 낮아 상대적으로 저온에서 용융 추출 공정을 진행할 수 있어, 가열하는 데 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.Among flexible biodegradable polymers, PCL has a lower melting point than PLLA, so the melt extraction process can be performed at a relatively low temperature, reducing the time and cost required for heating.
생분해성 고분자 물질을 가열하는 온도는 60℃내지 220℃일 수 있으나, 고분자의 종류에 따라 가열 온도는 이에 한정되지 않는다.The temperature for heating the biodegradable polymer material may be 60°C to 220°C, but the heating temperature is not limited to this depending on the type of polymer.
또한, 실시예에 따라서는, 상기 추출수단의 직경 및 상기 고분자 섬유를 추출하는 추출 속도에 의해 상기 고분자 섬유의 직경이 조절될 수 있다. 추출 속도는 0.5 mm/s 내지 5 mm/s일 수 있으며, 추출 속도는 생분해성 전도성 고분자 섬유의 제조 목적에 따라 다양하게 조절 가능하다.Additionally, depending on the embodiment, the diameter of the polymer fiber may be adjusted by the diameter of the extraction means and the extraction speed for extracting the polymer fiber. The extraction speed may be 0.5 mm/s to 5 mm/s, and the extraction speed can be variously adjusted depending on the purpose of manufacturing the biodegradable conductive polymer fiber.
상기 추출수단은 유리막대(glass rod), 금속막대, 내열성 소재 기반의 막대 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 추출수단의 직경은 2mm 내지 10mm일 수 있다. 추출수단의 직경은 생분해성 전도성 고분자 섬유의 제조 목적에 따라 다양하게 조절 가능하다. 이와 같은 추출수단의 직경에 따라 추출되는 고분자 섬유의 직경이 결정될 수 있다. 또한, 고분자 섬유를 추출하는 속도에 따라서도 고분자 섬유의 직경이 조절될 수 있는데, 추출 속도(drawing rate)와 고분자 섬유의 직경은 반비례하는 형태를 나타낸다. 추출 속도의 조절을 통해 체내 삽입형 센서에 적합한 전극을 만들기 위한 생분해성 전도성 섬유의 두께와 길이를 용이하게 조절하는 것이 가능하다.The extraction means may be a glass rod, a metal rod, or a rod based on a heat-resistant material, but is not limited thereto. The diameter of the extraction means may be 2 mm to 10 mm. The diameter of the extraction means can be adjusted in various ways depending on the purpose of manufacturing the biodegradable conductive polymer fiber. The diameter of the extracted polymer fiber can be determined depending on the diameter of the extraction means. In addition, the diameter of the polymer fiber can be adjusted depending on the speed at which the polymer fiber is extracted, and the drawing rate and the diameter of the polymer fiber are inversely proportional. By controlling the extraction speed, it is possible to easily adjust the thickness and length of biodegradable conductive fibers to create electrodes suitable for implantable sensors.
고분자 섬유를 추출한 후, 고분자 섬유에 인장변형(tensile strain)을 가하는 과정을 기계적 후처리라고 한다. 이러한 기계적 후처리 과정은 반결정질 구조를 가지는 고분자로 진행된다. 반결정질 고분자의 구조는 층상 구조인 결정질 영역과 비결정질 영역으로 나뉘고, 결정질 영역과 다른 결정질 영역의 사이가 비결정질 고분자 사슬로 연결되어 있는 구조이다. 용융 추출한 반결정질 고분자 섬유에 인장 하중을 가하여 인장변형하면 고분자의 기계적 강도가 증가한다. 구체적으로는, 반결정질 고분자에 고분자 고유의 탄성 구간을 초과하는 외력을 가하면 결정질 영역에서 결정질 블록 간의 분리가 일어나게 되고, 인장변형이 일어난 방향으로 고분자 내부 사슬이 정렬된다. 이처럼 고분자 섬유에 일정 수준의 인장변형을 수행하면, 고분자 내부 사슬이 정렬되기 때문에, 추가 변형을 하기 위해서는 더 큰 힘이 필요하므로 고분자 섬유의 기계적 강도가 증가하는 것이다. 또한, 이때 인장변형이 일어난 방향으로 정렬되는 고분자 내부 사슬로 인해 고분자의 길이는 늘어나고, 직경은 줄어들게 된다. After extracting polymer fibers, the process of applying tensile strain to the polymer fibers is called mechanical post-processing. This mechanical post-treatment process is carried out with a polymer having a semi-crystalline structure. The structure of a semi-crystalline polymer is divided into a layered crystalline region and an amorphous region, and the crystalline region and other crystalline regions are connected by an amorphous polymer chain. When a tensile load is applied to melt-extracted semi-crystalline polymer fibers to deform them, the mechanical strength of the polymer increases. Specifically, when an external force exceeding the polymer's inherent elastic range is applied to a semi-crystalline polymer, separation between crystalline blocks occurs in the crystalline region, and the internal chains of the polymer are aligned in the direction in which tensile strain occurred. In this way, when a certain level of tensile strain is applied to the polymer fiber, the internal chains of the polymer are aligned, so greater force is required to further deform, thereby increasing the mechanical strength of the polymer fiber. Additionally, at this time, the length of the polymer increases and its diameter decreases due to the internal chains of the polymer being aligned in the direction in which the tensile strain occurred.
본 발명에 따르면 용융 추출된 고분자 섬유의 기계적 후처리는 상온에서 수행되며, 이를 통해 기계적 후처리를 수행하기 전보다 인장 강도가 1.5배 내지 2배 증가한다. According to the present invention, mechanical post-treatment of melt-extracted polymer fibers is performed at room temperature, and through this, the tensile strength increases by 1.5 to 2 times compared to before mechanical post-treatment.
다만, 고분자 섬유에 입자 표면 삽입 공정을 통해 전도성 입자를 삽입한 후 인장변형 과정을 진행하면 고분자 섬유의 길이가 늘어나며 삽입되어 있던 전도성 입자들의 거리가 멀어지게 되어 전기적 성능이 사라진다. 따라서 전기 전도 성능을 가지며 동시에 기계적 강도가 높은 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제조하기 위해서는 고분자 섬유를 추출한 후, 인장 하중을 가해 인장변형 공정을 진행하고, 마지막으로 전도성 입자를 삽입하는 일련의 순서가 중요하다.However, if conductive particles are inserted into the polymer fiber through the particle surface insertion process and then subjected to a tensile strain process, the length of the polymer fiber increases and the distance between the inserted conductive particles increases, thereby losing electrical performance. Therefore, in order to manufacture biodegradable conductive polymer fibers that have electrical conduction performance and high mechanical strength, it is important to follow the sequence of extracting the polymer fibers, applying a tensile load to perform a tensile deformation process, and finally inserting conductive particles. .
이와 같이 생분해성 고분자 섬유를 출력 후 반결정성 고분자 분자구조의 특성을 이용하여 기계적 후처리(인장 변형)을 통해 더욱 얇은 두께와 높은 기계적 강도를 갖는 생분해성 유연 섬유를 제작하는 것이 가능하다.In this way, after printing biodegradable polymer fibers, it is possible to produce biodegradable flexible fibers with thinner thickness and higher mechanical strength through mechanical post-processing (tensile deformation) using the characteristics of the semi-crystalline polymer molecular structure.
또한, 실시예에 따라서는, 유기 용매 및 전도성 입자를 포함하는 혼합 용액을 제조한 후 교반할 수 있다.Additionally, depending on the embodiment, a mixed solution containing an organic solvent and conductive particles may be prepared and then stirred.
본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유는 입자 표면 삽입 기술을 이용하여 제조된다. 상기 입자 표면 삽입 기술은 유기 용매, 전도성 입자, 추가 유기 용매를 포함하는 혼합 용액을 제조한 후, 용융 추출한 고분자 섬유를 혼합 용액에 투입하여 교반하는 공정을 통해 고분자 섬유의 표면에 전도성 입자를 삽입하는 기술을 의미한다. 이렇게 형성된 생분해성 전도성 고분자 섬유는 코어(core) 및 코어를 감싸는 쉘(shell) 구조를 이루며, 코어는 용융 추출을 통해 제조된 고분자 섬유를 의미하고, 쉘(shell)은 고분자 섬유의 표면과 전도성 입자가 엉켜 융합된 영역을 의미한다.The biodegradable conductive polymer fiber according to one embodiment of the present invention is manufactured using particle surface insertion technology. The particle surface insertion technology involves preparing a mixed solution containing an organic solvent, conductive particles, and an additional organic solvent, then inserting conductive particles into the surface of the polymer fiber through a process of adding melt-extracted polymer fibers to the mixed solution and stirring them. It means technology. The biodegradable conductive polymer fiber formed in this way forms a core and a shell structure surrounding the core. The core refers to a polymer fiber manufactured through melt extraction, and the shell refers to the surface of the polymer fiber and the conductive particles. It means an area where the are tangled and fused.
또한, 실시예에 따라서는, 상기 유기 용매는 상기 고분자 섬유의 표면을 녹일 수 있다.Additionally, depending on the embodiment, the organic solvent may dissolve the surface of the polymer fiber.
입자 표면 삽입 기술 공정에서 혼합 용액을 제조할 때, 유기 용매는 혼합 용액에 넣을 생분해성 고분자 섬유를 용해시키는 용도로 사용할 수 있다. 따라서 유기 용매 선택 시 각 생분해성 고분자 섬유를 녹일 수 있는 용매를 선택하여 사용하는데, 강한 유기 용매를 사용하면 전도성 입자가 고분자에 잘 삽입되지만, 고분자가 과하게 용해될 수 있으므로, 적절한 강도의 유기 용매를 사용해야 한다. 유기 용매로는 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 디메틸포름아미드(N, N-Dimethylformamide), 아세톤(Acetone) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.When preparing a mixed solution in the particle surface insertion technology process, an organic solvent can be used to dissolve the biodegradable polymer fibers to be added to the mixed solution. Therefore, when selecting an organic solvent, a solvent that can dissolve each biodegradable polymer fiber is selected and used. If a strong organic solvent is used, the conductive particles are easily inserted into the polymer, but the polymer may be excessively dissolved, so an organic solvent of appropriate strength must be used. must be used As an organic solvent, one of tetrahydrofuran, dimethylformamide (N, N-Dimethylformamide), and acetone can be selected.
예를 들어, 고분자 섬유로 폴리카프로락톤(PCL)을 사용한 경우에는 바람직한 유기 용매로 테트라하이드로퓨란을 선택할 수 있다. 유기 용매로 아세톤을 사용하면 고분자 섬유를 용해시키는 강도가 너무 약해서 고분자 섬유의 표면을 적절히 녹이지 못하며, 유기 용매로 클로로포름을 사용하면 고분자 섬유를 용해시키는 강도가 너무 강해 고분자 섬유의 표면뿐만 아니라 고분자 섬유 전체를 녹이게 되므로 폴리카프로락톤을 용해시키는 능력이 중간정도인 테트라하이드로퓨란을 사용할 수 있다. 유기 용매는 사용하는 고분자의 종류에 따라 변경될 수 있다.For example, when polycaprolactone (PCL) is used as the polymer fiber, tetrahydrofuran can be selected as the preferred organic solvent. When acetone is used as an organic solvent, the strength to dissolve the polymer fibers is too weak to properly dissolve the surface of the polymer fibers, and when chloroform is used as an organic solvent, the strength to dissolve the polymer fibers is so strong that it dissolves not only the surface of the polymer fibers but also the polymer fibers. Since it dissolves the entire product, tetrahydrofuran, which has a medium ability to dissolve polycaprolactone, can be used. Organic solvents can vary depending on the type of polymer used.
생분해성 전도성 고분자 섬유를 제조하기 위한 고분자 섬유의 직경은 0.2mm 내지 1mm인 것을 사용할 수 있다. 고분자 섬유의 직경이 1mm를 초과하면 삽입된 전도성 입자의 밀도가 낮아 충분한 전도성이 확보되지 못할 수 있으며, 고분자 섬유의 직경이 0.2mm 이하이면 입자 표면 삽입 공정을 진행하는 동안 고분자 섬유가 모두 녹아버릴 수 있다.For producing biodegradable conductive polymer fibers, polymer fibers with a diameter of 0.2 mm to 1 mm can be used. If the diameter of the polymer fiber exceeds 1 mm, sufficient conductivity may not be secured due to the low density of the inserted conductive particles. If the diameter of the polymer fiber is less than 0.2 mm, all of the polymer fibers may melt during the particle surface insertion process. there is.
혼합 용액 제조 시, 전도성 입자는 생분해성 전도성 입자를 이용할 수 있다. 전도성 입자의 크기는 1μm 내지 100μm인 것을 사용할 수 있으며, 전도성 입자는 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 안전성과 체내에서 비교적 오랜 시간 유지되는 전기적 성능을 가진 전도성 입자로 바람직하게는 몰리브덴을 선택할 수 있다. 마그네슘은 일반적으로 사용되는 생분해성 전도성 입자이지만 물과 반응하여 인화성 가스를 생성하므로 화재 발생 위험이 있어 마그네슘을 사용할 시에는 취급에 주의가 필요하다. 마그네슘과 달리 물에 노출되어도 인화성 가스가 발생하지 않는 물질들 중 몰리브덴은 체액에 노출되어도 잘 분해되지 않아 전기적 성능이 비교적 오래 유지되는 장점이 있다. When preparing a mixed solution, biodegradable conductive particles can be used as the conductive particles. The size of the conductive particles can be from 1 μm to 100 μm, and the conductive particles can be selected from molybdenum (Mo), zinc (Zn), tungsten (W), or magnesium (Mg). Molybdenum can be preferably selected as a conductive particle that is safe and has electrical performance that can be maintained for a relatively long time in the body. Magnesium is a commonly used biodegradable conductive particle, but it reacts with water to produce flammable gas, so there is a risk of fire, so care must be taken when using magnesium. Among materials that do not generate flammable gases when exposed to water, unlike magnesium, molybdenum does not decompose easily when exposed to body fluids, so it has the advantage of maintaining its electrical performance for a relatively long time.
사용되는 전도성 입자의 크기에 따라 부여되는 저항 값이 달라지며, 적절한 크기의 입자를 찾아야 한다.The resistance value given varies depending on the size of the conductive particles used, and particles of an appropriate size must be found.
혼합 용액 상의 전도성 입자 농도는 3 wt% 내지 10 wt%일 수 있으며, 전도성 입자 농도가 증가하면, 생분해성 고분자 섬유에 더 많은 전도성 입자가 삽입되므로 전도성 입자의 농도가 증가할수록 생분해성 전도성 고분자 섬유의 저항 값이 감소한다. 바람직하게는 10 wt%일 때 생분해성 전도성 고분자 섬유의 저항 값이 가장 낮다.The concentration of conductive particles in the mixed solution may be 3 wt% to 10 wt%. As the concentration of conductive particles increases, more conductive particles are inserted into the biodegradable polymer fibers, so as the concentration of conductive particles increases, the amount of biodegradable conductive polymer fibers increases. Resistance value decreases. Preferably, the resistance value of the biodegradable conductive polymer fiber is lowest at 10 wt%.
혼합 용액 내 전도성 입자의 농도가 3 wt% 미만이면, 생분해성 전도성 고분자 섬유의 전기 전도도가 너무 낮아 전도성 섬유 전극으로 사용하기 적합하지 않으며, 전도성 입자의 농도가 10 wt%를 초과하면, 전도성 입자의 입자 표면 삽입 과정에서 고분자 섬유의 표면에 전도성 입자가 뭉치는(agglomeration) 현상이 발생하여, 전기 전도도가 불균일한 생분해성 전도성 고분자 섬유가 생성되고, 이에 따라 균일한 생분해성 전극을 제조하는 데 어려움이 따른다.If the concentration of conductive particles in the mixed solution is less than 3 wt%, the electrical conductivity of the biodegradable conductive polymer fiber is too low to be suitable for use as a conductive fiber electrode, and if the concentration of conductive particles exceeds 10 wt%, the conductive particles During the particle surface insertion process, agglomeration of conductive particles occurs on the surface of the polymer fiber, creating biodegradable conductive polymer fibers with non-uniform electrical conductivity, making it difficult to manufacture uniform biodegradable electrodes. Follow.
또한, 실시예에 따라서는, 상기 혼합 용액은 상기 고분자 섬유의 유연성을 향상시킬 수 있다.Additionally, depending on the embodiment, the mixed solution may improve the flexibility of the polymer fiber.
혼합 용액 중 추가 유기 용매는 생분해성 전도성 고분자 섬유의 표면에서 윤활유(Lubricant) 역할을 하여 생분해성 전도성 고분자 섬유의 유연성을 향상시킬 수 있다. 이는 생분해성 전도성 고분자 섬유에 인장 변형을 가하면, 전도성 입자와 전도성 입자 간, 전도성 입자와 고분자 간, 고분자와 고분자 간에 가해지는 마찰력을 추가 유기 용매가 감소시키며, 이로 인해 고분자 사슬 사이의 이동도가 증가하기 때문에 생분해성 전도성 고분자 섬유의 유연성이 증가하는 것이다. Additional organic solvents in the mixed solution can improve the flexibility of the biodegradable conductive polymer fiber by acting as a lubricant on the surface of the biodegradable conductive polymer fiber. This means that when tensile strain is applied to biodegradable conductive polymer fibers, the additional organic solvent reduces the frictional force exerted between conductive particles, between conductive particles and polymers, and between polymers, which increases the mobility between polymer chains. Because of this, the flexibility of the biodegradable conductive polymer fiber increases.
이와 같이 유연성의 향상으로 인해 생분해성 전도성 고분자는 굽힘과 같은 기계적 자극이 가해져도 전기적 연결이 쉽게 끊어지지 않고, 전기적 성능이 잘 유지된다. 이로 인해 본 발명에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유는 전도성 전극으로 제조되어 체내의 입체적이고 복잡한 구조의 장기나 조직에 부착하기 용이하다.Due to this improvement in flexibility, biodegradable conductive polymers do not easily break electrical connections even when mechanical stimulation such as bending is applied, and electrical performance is well maintained. For this reason, the biodegradable conductive polymer fiber according to the present invention is manufactured as a conductive electrode and is easy to attach to organs or tissues with a three-dimensional and complex structure in the body.
또한, 추가 유기 용매는 전도성 입자의 분포도를 향상시키므로 쉘에서 상기 전도성 입자의 분포를 균일하게 하여 전도성이 부여된 고분자 섬유는 낮은 전기 저항성을 갖을 수 있다. 이에 따라 추가 유기 용매의 농도가 증가할 수록 생분해성 전도성 고분자 섬유의 저항 값이 감소한다.In addition, the additional organic solvent improves the distribution of the conductive particles, so that the polymer fibers imparted with conductivity by uniformly distributing the conductive particles in the shell can have low electrical resistance. Accordingly, as the concentration of the additional organic solvent increases, the resistance value of the biodegradable conductive polymer fiber decreases.
또한, 실시예에 따라서는, 상기 쉘에서 상기 전도성 입자의 분포를 균일하게 하는 추가 유기 용매를 더 포함할 수 있다.Additionally, depending on the embodiment, an additional organic solvent may be further included to uniformly distribute the conductive particles in the shell.
추가 유기 용매는 테트라글리콜을 사용할 수 있으며, 테트라글리콜은 테트라에틸렌 글리콜(tetra ethylene glycol)과 동일한 물질이다. 혼합 용액을 구성하는 유기 용매, 전도성 입자 및 추가 유기 용매의 중량 비율은 5:90:5 내지 10:80:10일 수 있으며, 바람직하게는 10:80:10의 중량 비율을 가질 수 있다.An additional organic solvent may be tetraglycol, which is the same substance as tetra ethylene glycol. The weight ratio of the organic solvent, conductive particles, and additional organic solvent constituting the mixed solution may be 5:90:5 to 10:80:10, preferably 10:80:10.
추가 유기 용매의 농도가 3 wt% 미만일 경우에는 생분해성 전도성 고분자 섬유의 표면이 유연성을 나타내기 부족하여 굽힘과 같은 기계적 자극이 가해질 시, 전기적 연결이 끊어지기 쉽다. 10 wt%를 초과하면 고분자 섬유를 녹이기 위해 사용하는 유기 용매의 비중이 감소하여 고분자 섬유의 표면에 전도성 입자가 충분히 삽입되지 않을 수 있다.When the concentration of the additional organic solvent is less than 3 wt%, the surface of the biodegradable conductive polymer fiber lacks flexibility and is prone to breaking the electrical connection when mechanical stimulation such as bending is applied. If it exceeds 10 wt%, the specific gravity of the organic solvent used to dissolve the polymer fiber decreases, so conductive particles may not be sufficiently inserted into the surface of the polymer fiber.
또한, 실시예에 따라서는, 입자 표면 삽입 공정에서 혼합 용액의 온도는 30℃ 내지 40℃로 유지할 수 있다. 혼합 용액의 온도가 30℃ 이상일 때 혼합 용액에 투입한 고분자 섬유가 유기 용매에 의해 잘 용해되며, 혼합 용액의 온도가 증가할수록 유기 용매에 의한 고분자 섬유의 용해도가 증가하나, 40℃를 넘으면 고분자 섬유가 녹아내려 전도성 입자를 삽입할 수 없게 된다.Additionally, depending on the embodiment, the temperature of the mixed solution in the particle surface insertion process may be maintained at 30°C to 40°C. When the temperature of the mixed solution is above 30℃, the polymer fibers added to the mixed solution are well soluble in the organic solvent. As the temperature of the mixed solution increases, the solubility of the polymer fibers in the organic solvent increases, but when the temperature exceeds 40℃, the polymer fibers dissolve. It melts and conductive particles cannot be inserted.
또한, 실시예에 따라서는, 고분자 섬유를 투입한 혼합 용액의 교반은 5초 내지 1분 동안 진행한다. 교반을 너무 짧은 시간 진행할 경우 전도성 입자가 고분자 섬유의 표면에 충분히 삽입되지 않으며, 교반을 너무 오랜 시간 진행할 경우 이미 삽입되어 있던 전도성 입자가 떨어져 나갈 가능성이 있다.Additionally, depending on the embodiment, the mixing solution into which the polymer fibers are added is stirred for 5 seconds to 1 minute. If stirring is carried out for too short a time, the conductive particles are not sufficiently inserted into the surface of the polymer fiber, and if stirring is carried out for too long, there is a possibility that the already inserted conductive particles fall off.
또한, 실시예에 따라서는, 고분자 섬유를 투입한 혼합 용액의 교반은 2회 내지 6회 반복하고, 바람직하게는 6회 반복할 수 있다. 교반 횟수가 증가하면 생분해성 고분자 섬유에 삽입되는 전도성 입자의 양이 증가하여 생분해성 전도성 고분자 섬유의 전기 저항 값이 감소한다. 고분자 섬유를 투입한 혼합 용액의 교반을 6회 반복 시 가장 낮은 전기 저항 값을 갖으며, 교반을 더 많이 반복하더라도 저항 값은 유지된다.Additionally, depending on the embodiment, stirring of the mixed solution into which the polymer fibers are added can be repeated 2 to 6 times, preferably 6 times. As the number of stirring increases, the amount of conductive particles inserted into the biodegradable polymer fiber increases, thereby reducing the electrical resistance value of the biodegradable conductive polymer fiber. The lowest electrical resistance value was achieved when the mixed solution containing the polymer fibers was stirred six times, and the resistance value was maintained even when stirring was repeated more times.
이와 같은 과정을 통해 코어 부분인 생분해성 고분자 섬유와 고분자 섬유 및 전도성 입자가 융합된 쉘을 포함하는 생분해성 전도성 고분자 섬유가 제조될 수 있다.Through this process, a biodegradable conductive polymer fiber can be manufactured including a core portion of the biodegradable polymer fiber and a shell in which the polymer fiber and conductive particles are fused.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
[실시예 1] [Example 1]
내열성 용기에 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL) 펠렛(pellet) 25g을 투입하고 핫플레이트로 100 ℃에서 60분 간 가열한다.Add 25 g of polycaprolactone (PCL) pellets to a heat-resistant container and heat at 100°C for 60 minutes on a hot plate.
PCL 펠렛이 완전히 용융되어 액체 상태가 되면, 직경 8mm의 유리막대로 용융된 PCL을 섬유 상으로 끌어올려 3mm/s의 속도로 추출하여 직경 0.4mm의 PCL 섬유를 제조한다.When the PCL pellet is completely melted and in a liquid state, the molten PCL is pulled onto the fiber using a glass rod with a diameter of 8 mm and extracted at a speed of 3 mm/s to produce a PCL fiber with a diameter of 0.4 mm.
바이알(vial)에 테트라하이드로퓨란 1.6g, 몰리브덴 0.2g, 테트라글리콜 0.2g을 투입하여 혼합 용액을 제조한다.Prepare a mixed solution by adding 1.6 g of tetrahydrofuran, 0.2 g of molybdenum, and 0.2 g of tetraglycol to a vial.
제조된 PCL 섬유를 혼합 용액에 담근 상태로 5초 동안 6회 교반하여 전도성을 갖는 생분해성 PCL 섬유를 제조한다.The prepared PCL fibers are immersed in the mixed solution and stirred six times for 5 seconds to produce conductive, biodegradable PCL fibers.
도 2는 용융 추출 공정 상에서 유리막대 및 추출 속도의 직경에 따른 PCL 섬유의 직경 변화를 나타낸 그래프이다. 그래프를 참고하면 유리막대의 직경이 증가하면 더 굵은 형태의 PCL 섬유가 뽑혀 나오며, 추출 속도가 증가하면 더 가느다란 형태의 PCL 섬유가 뽑혀 나오는 것을 알 수 있다. 이를 통해 고분자 섬유의 직경을 제어하기 위해 용융 추출 공정에서 추출 수단의 직경 혹은 추출 속도를 조절하면 됨을 알 수 있다. Figure 2 is a graph showing the change in diameter of PCL fiber according to the diameter of the glass rod and extraction speed during the melt extraction process. Referring to the graph, you can see that as the diameter of the glass rod increases, thicker PCL fibers are extracted, and as the extraction speed increases, thinner PCL fibers are extracted. This shows that in order to control the diameter of the polymer fiber, the diameter or extraction speed of the extraction means can be adjusted in the melt extraction process.
도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 사진이며, 도 3b 및 도 3c는 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 SEM 이미지이다.Figure 3a is a photograph of the molybdenum-inserted conductive PCL fiber prepared according to Example 1, and Figures 3b and 3c are SEM images of the molybdenum-inserted conductive PCL fiber.
도 3b 에서 전도성 PCL 섬유는 코어-쉘 형태를 보이며, 내부의 코어는 PCL 섬유, PCL 섬유를 감싸고 있는 쉘은 도 3c를 참고하면 PCL과 몰리브덴이 서로 얽혀있는 모습을 보인다. SEM 이미지를 통해 본 발명에 따른 전도성 고분자 섬유는 겉표면에만 전도성 입자가 코팅된 것이 아니고 전도성을 충분히 발현할 만큼 전도성 입자가 고분자 섬유 상에 삽입된 형태를 확인할 수 있다.In Figure 3b, the conductive PCL fiber shows a core-shell shape, the inner core is the PCL fiber, and the shell surrounding the PCL fiber shows PCL and molybdenum entangled with each other, referring to Figure 3c. Through the SEM image, it can be confirmed that the conductive polymer fiber according to the present invention is not coated with conductive particles only on the outer surface, but that the conductive particles are inserted into the polymer fiber to sufficiently exhibit conductivity.
도 4a 내지 도 4c는 전기 저항 값이 최소인, 즉 전도성이 가장 우수한 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제조하기 위한 최적의 조건을 찾는 실험 상의 그래프이다. 도 4a는 입자 표면 삽입 공정에서 교반하는 횟수에 따른 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 저항 변화 그래프이며, 도 4b는 입자 표면 삽입 공정에서 몰리브덴 농도에 따른 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 저항 변화 그래프이고, 도 4c는 입자 표면 삽입 공정에서 테트라글리콜 농도에 따른 몰리브덴이 삽입된 전도성 PCL 섬유의 저항 변화 그래프이다.Figures 4a to 4c are graphs of experiments to find optimal conditions for producing biodegradable conductive polymer fibers with the minimum electrical resistance value, that is, the best conductivity. Figure 4a is a graph of the resistance change of the conductive PCL fiber with molybdenum inserted according to the number of stirring in the particle surface insertion process, and Figure 4b is a graph of the resistance change of the conductive PCL fiber with molybdenum inserted according to the molybdenum concentration in the particle surface insertion process. , Figure 4c is a graph of resistance change of molybdenum-inserted conductive PCL fiber according to tetraglycol concentration in the particle surface insertion process.
도 4a를 참고하면, 고분자 섬유를 투입한 혼합 용액의 교반을 반복할수록 전도성 PCL 섬유의 전기 저항이 감소하며, 저항 값이 반복 횟수 6회에 수렴하므로, 도 7b 및 도 7c는 교반 공정을 6회 반복하여 실험을 진행하였다. Referring to Figure 4a, as the stirring of the mixed solution into which the polymer fibers are added is repeated, the electrical resistance of the conductive PCL fibers decreases, and the resistance value converges at the number of repetitions of 6, so Figures 7b and 7c show that the stirring process was performed 6 times. The experiment was repeated.
도 4b를 참고하면, 혼합 용액 상의 몰리브덴의 농도가 높아질수록 전도성 PCL 섬유의 저항이 감소하며, 몰리브덴의 농도가 혼합 용액 대비 10wt%일 때 가장 낮은 저항 값을 보였다.Referring to Figure 4b, as the concentration of molybdenum in the mixed solution increases, the resistance of the conductive PCL fiber decreases, and the lowest resistance value was shown when the concentration of molybdenum was 10 wt% compared to the mixed solution.
도 4c를 참고하면, 혼합 용액 상의 테트라글리콜 농도가 증가할수록 전도성 PCL 섬유의 저항이 감소하는 형태를 보이며, 테트라글리콜의 농도가 혼합 용액 대비 10wt%일 때 가장 낮은 저항 값을 보였다.Referring to Figure 4c, as the concentration of tetraglycol in the mixed solution increases, the resistance of the conductive PCL fiber decreases, and the lowest resistance value was shown when the concentration of tetraglycol was 10 wt% compared to the mixed solution.
도 5는 굽힘(bending) 반복 횟수에 따른 저항 변화량을 나타낸 그래프이다. 전도성 PCL 섬유를 제작할 때 사용한 테트라글리콜로 인하여 유연한 전도성 고분자 섬유가 형성된다. 도 5에서는 전도성 PCL 섬유에 기계적 힘(굽힘)을 반복하여 가하는 테스트를 진행하였으며, 굽힘을 1000번 반복하더라도 전도성이 초기 성능의 20%밖에 감소하지 않아, 전기적 성능이 안정적으로 유지된다. 본 발명에 따른 생분해성 전도성 섬유는 우수한 내구성(durability)을 나타냄을 알 수 있다.Figure 5 is a graph showing the amount of change in resistance according to the number of bending repetitions. Tetraglycol used to produce conductive PCL fibers forms flexible conductive polymer fibers. In Figure 5, a test was conducted in which mechanical force (bending) was repeatedly applied to the conductive PCL fiber, and even after bending was repeated 1000 times, the conductivity decreased by only 20% of the initial performance, so the electrical performance remained stable. It can be seen that the biodegradable conductive fiber according to the present invention exhibits excellent durability.
도 6a는 생분해성 전도성 고분자 섬유에 대한 생분해성 평가를 진행하기 위하여 37 ℃, pH 7.4의 PBS 용액에 넣어둔 생분해성 전도성 PCL 섬유의 사진이고, 도 6b는 시간의 경과에 따른 생분해성 전도성 PCL 섬유의 무게 변화 그래프이다. 도 6b를 참고하면, 약 한달 (28일) 경과 후, 생분해성 전도성 PCL 섬유의 무게는 30% 정도 감소하였다. 이후 생분해성 전도성 PCL 섬유의 무게는 지속적으로 감소하여 98일 경과 후에 남은 생분해성 전도성 PCL 섬유의 무게는 최초 무게의 약 42%인 것을 확인할 수 있으며, 본 발명에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유의 생분해성이 우수함을 알 수 있다.Figure 6a is a photograph of biodegradable conductive PCL fibers placed in a PBS solution at 37°C and pH 7.4 to evaluate the biodegradability of biodegradable conductive polymer fibers, and Figure 6b is a photograph of biodegradable conductive PCL fibers over time. This is a weight change graph. Referring to Figure 6b, after about a month (28 days), the weight of the biodegradable conductive PCL fiber decreased by about 30%. Afterwards, the weight of the biodegradable conductive PCL fiber continued to decrease, and it was confirmed that the weight of the remaining biodegradable conductive PCL fiber after 98 days was about 42% of the initial weight, and the biodegradability of the biodegradable conductive polymer fiber according to the present invention You can see this excellence.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유의 제조방법을 도시한 흐름도이다.Figure 7 is a flowchart showing a method for manufacturing biodegradable conductive polymer fibers according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 생분해성 고분자 물질을 용융 추출(melt drawing)하여 고분자 섬유인 코어(core)를 제조하는 단계(S710), 유기 용매, 전도성 입자, 추가 유기 용매를 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계(S720) 및 혼합 용액에 고분자 섬유를 담근 후 교반을 통해 고분자 섬유에 전도성 입자를 삽입하여 고분자 섬유와 전도성 입자가 얽힌 쉘(shell)을 제조하는 단계 (S730)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a step of manufacturing a core, which is a polymer fiber, by melt drawing a biodegradable polymer material (S710), manufacturing a mixed solution containing an organic solvent, conductive particles, and an additional organic solvent. It includes a step (S720) and a step (S730) of immersing the polymer fiber in the mixed solution and inserting conductive particles into the polymer fiber through stirring to produce a shell in which the polymer fiber and conductive particles are entangled.
단계 S710에서 용융 추출하는 공정은 생분해성 고분자 물질에 열을 가하여, 용융된 생분해성 고분자에서 추출수단으로 생분해성 고분자를 섬유 형태로 끌어올리는 과정이다. 생분해성 고분자를 이용하여 전극을 제작하기 때문에 체내 삽입형 센서를 제거하기 위한 이차 수술이 필요 없고, 폐기물도 발생하지 않는다. 이하 도 8을 참조하여 용융 추출 공정을 상세히 설명하기로 한다.The melt extraction process in step S710 is a process of applying heat to a biodegradable polymer material and pulling the biodegradable polymer into a fiber form using an extraction means from the melted biodegradable polymer. Because the electrodes are manufactured using biodegradable polymers, there is no need for secondary surgery to remove the body-implantable sensor, and no waste is generated. Hereinafter, the melt extraction process will be described in detail with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유 제조방법의 용융 추출 공정을 도시한 것이다.Figure 8 shows the melt extraction process of the biodegradable conductive polymer fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 고분자 섬유의 제조방법의 용융 추출 공정은 생분해성 고분자 물질을 각 고분자의 용융 온도에 따라 가열하는 공정을 포함할 수 있다. Referring to Figure 8, the melt extraction process of the method for producing biodegradable polymer fibers according to an embodiment of the present invention may include a process of heating the biodegradable polymer material according to the melting temperature of each polymer.
이후 생분해성 고분자 물질이 액체 상태가 되면, 추출수단(10)의 한쪽 끝을 용융된 생분해성 고분자(110)에 넣었다가 위로 끌어올려 섬유 상의 생분해성 고분자를 추출한다.Afterwards, when the biodegradable polymer material is in a liquid state, one end of the extraction means (10) is placed into the molten biodegradable polymer (110) and then pulled up to extract the biodegradable polymer on the fiber.
추출수단(10)의 직경에 따라 추출되는 고분자 섬유의 직경이 결정될 수 있다. 또한, 고분자 섬유를 추출하는 속도에 따라서도 고분자 섬유의 직경이 조절될 수 있으며, 추출 속도(drawing rate)와 고분자 섬유의 직경은 반비례하는 형태를 나타낸다. 추출 속도의 조절을 통해 체내 삽입형 센서에 적합한 전극을 만들기 위한 생분해성 전도성 섬유의 두께와 길이를 용이하게 조절하는 것이 가능하다.The diameter of the extracted polymer fiber may be determined depending on the diameter of the extraction means 10. In addition, the diameter of the polymer fiber can be adjusted depending on the speed at which the polymer fiber is extracted, and the drawing rate and the diameter of the polymer fiber are inversely proportional. By controlling the extraction speed, it is possible to easily adjust the thickness and length of biodegradable conductive fibers to create electrodes suitable for implantable sensors.
다시 도 7을 참조하면, 단계 S720 및 단계 S730은 입자 표면 삽입 기술을 이용하여 생분해성 전도성 고분자 섬유를 제조하는 단계이다. 이하 도 9를 참조하여 입자 표면 삽입 기술의 공정을 상세히 설명하기로 한다.Referring again to FIG. 7, steps S720 and S730 are steps for manufacturing biodegradable conductive polymer fibers using particle surface insertion technology. Hereinafter, the process of particle surface insertion technology will be described in detail with reference to FIG. 9.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 전도성 고분자 섬유 제조방법의 입자 표면 삽입 기술의 공정을 도시한 것이다.Figure 9 shows the process of particle surface insertion technology of the biodegradable conductive polymer fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 고분자 섬유의 제조방법의 입자 표면 삽입 기술은 생분해성 고분자 섬유(111), 유기 용매(30), 전도성 입자(20), 추가 유기 용매(미도시)를 포함하는 혼합 용액을 제조한 후(S720), 고분자 섬유를 담근 혼합 용액을 교반하는 공정을 통해 고분자 섬유(111)에 전도성 입자(20)를 삽입(S730)하는 기술을 의미한다. 이렇게 형성된 생분해성 전도성 고분자 섬유(100)는 코어(core)(111) 및 코어를 감싸는 쉘(shell)(120) 구조를 이루며, 코어(111)는 생분해성 전도성 고분자 섬유 제조방법의 S710 단계에서 용융 추출을 통해 제조된 고분자 섬유를 의미하고, 쉘(120)은 입자 표면 삽입 기술을 통해 제조된 고분자 섬유와 전도성 입자가 엉켜 융합된 것을 의미한다.Referring to FIG. 9, the particle surface insertion technology of the method for producing biodegradable polymer fibers according to an embodiment of the present invention includes biodegradable polymer fibers 111, organic solvent 30, conductive particles 20, and additional organic solvent. It refers to a technology of preparing a mixed solution containing (not shown) (S720) and then inserting conductive particles 20 into the polymer fiber 111 (S730) through a process of stirring the mixed solution in which the polymer fiber is immersed. . The biodegradable conductive polymer fiber 100 formed in this way has a structure of a core 111 and a shell 120 surrounding the core, and the core 111 is melted in step S710 of the biodegradable conductive polymer fiber manufacturing method. It refers to a polymer fiber manufactured through extraction, and the shell 120 refers to a polymer fiber manufactured through particle surface insertion technology and conductive particles entangled and fused.
입자 표면 삽입 기술을 구체적으로 살펴보면, 혼합 용액을 제조할 때, 유기 용매(30)는 생분해성 고분자 섬유(111)를 용해시키는 용도로 사용한다. 유기 용매(30)가 고분자 섬유(111)를 표면부터 녹이기 시작하며, 이와 동시에 용해된 자리에 전도성 입자(20)가 삽입되며 고분자 섬유(111)와 전도성 입자(20)가 엉켜 코어(111)를 감싸는 쉘(120)을 형성한다.Looking at the particle surface insertion technology in detail, when preparing a mixed solution, the organic solvent 30 is used to dissolve the biodegradable polymer fibers 111. The organic solvent 30 begins to dissolve the polymer fiber 111 from the surface, and at the same time, the conductive particles 20 are inserted into the dissolved spot, and the polymer fiber 111 and the conductive particles 20 are entangled to form the core 111. Forms an enclosing shell 120.
혼합 용액 중 추가 유기 용매는 융합된 전도성 입자 및 고분자 섬유인 쉘(120)의 유연성을 향상시키고, 쉘(120)에서 전도성 입자(20)의 분포를 균일하게 하여 전도성이 부여된 고분자 섬유는 낮은 전기 저항성을 갖는다.The additional organic solvent in the mixed solution improves the flexibility of the shell 120, which is the fused conductive particles and polymer fibers, and evenly distributes the conductive particles 20 in the shell 120, so that the conductive polymer fibers have low electric power. It has resistance.
이와 같은 과정을 통해 코어 부분인 고분자 섬유(111)와 고분자 섬유 및 전도성 입자(20)가 융합된 쉘(120)을 포함하는 생분해성 전도성 고분자 섬유가 제조된다.Through this process, a biodegradable conductive polymer fiber is manufactured including a core portion of the polymer fiber 111 and a shell 120 in which the polymer fiber and conductive particles 20 are fused.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents thereof as well as the claims described later.
10: 추출수단
20: 전도성 입자
30: 유기 용매
100: 생분해성 전도성 고분자 섬유
110: 용융된 생분해성 고분자
111: 고분자 섬유 (코어)
120: 융합된 전도성 입자 및 고분자 섬유 (쉘)10: Extraction means
20: Conductive particles
30: organic solvent
100: Biodegradable conductive polymer fiber
110: Molten biodegradable polymer
111: polymer fiber (core)
120: Fused conductive particles and polymer fibers (shell)
Claims (18)
상기 코어를 감싸는 형태이고, 상기 고분자 섬유 및 전도성 입자가 융합되어 형성된 쉘(shell);
을 포함하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
A core composed of polymer fibers manufactured by melt drawing a biodegradable polymer material; and
A shell that surrounds the core and is formed by fusing the polymer fibers and conductive particles;
A biodegradable conductive polymer fiber containing.
상기 용융 추출은 상기 생분해성 고분자 물질을 가열한 후, 추출수단을 이용하여 용융된 생분해성 고분자에서 상기 고분자 섬유를 추출하고,
상기 추출수단의 직경 및 상기 고분자 섬유를 추출하는 추출 속도에 의해 상기 고분자 섬유의 직경이 조절되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 1,
The melt extraction involves heating the biodegradable polymer material and then extracting the polymer fiber from the melted biodegradable polymer using an extraction means,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the diameter of the polymer fiber is adjusted by the diameter of the extraction means and the extraction speed for extracting the polymer fiber.
상기 고분자 섬유는 기계적 후처리가 수행되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 1,
The polymer fiber is a biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that mechanical post-treatment is performed.
유기 용매 및 상기 전도성 입자를 포함하는 혼합 용액을 제조한 후 상기 고분자 섬유를 상기 혼합 용액에 투입하여 교반하고,
상기 유기 용매는 상기 고분자 섬유의 표면을 녹이는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 1,
After preparing a mixed solution containing an organic solvent and the conductive particles, the polymer fibers are added to the mixed solution and stirred,
The organic solvent is a biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that it dissolves the surface of the polymer fiber.
상기 혼합 용액은 상기 고분자 섬유 표면의 유연성을 향상시키고, 상기 쉘에서 상기 전도성 입자의 분포를 균일하게 하는 추가 유기 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
The mixed solution is a biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that it further comprises an additional organic solvent that improves the flexibility of the surface of the polymer fiber and uniformly distributes the conductive particles in the shell.
상기 쉘은 상기 고분자 섬유의 녹은 표면 및 상기 전도성 입자가 얽혀 형성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
The shell is a biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the molten surface of the polymer fiber and the conductive particles are entangled.
상기 추가 유기 용매는 테트라글리콜(tetraglycol)인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to clause 5,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the additional organic solvent is tetraglycol.
상기 생분해성 고분자 물질은 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 폴리프로필렌카보네이트(Polypropylene carbonate; PPC), 폴리락테이트-co-글라클레이트(Poly(lactide-co-glycolide; PLGA), 폴리L-락타이드(Poly(L-lactide); PLLA) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 2,
The biodegradable polymer materials include polycaprolactone (PCL), polypropylene carbonate (PPC), poly(lactide-co-glycolide; PLGA), and polyL-lac. A biodegradable conductive polymer fiber characterized in that it is one of Tide (Poly(L-lactide); PLLA).
상기 고분자 섬유의 직경은 0.2mm 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 2,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the diameter of the polymer fiber is 0.2 mm to 1 mm.
상기 혼합 용액의 온도는 30℃ 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
Biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the temperature of the mixed solution is 30 ℃ to 40 ℃.
상기 유기 용매는 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 디메틸포름아미드(N, N-Dimethylformamide), 아세톤(Acetone), 클로로포름(Chloroform) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the organic solvent is any one of tetrahydrofuran, dimethylformamide (N, N-Dimethylformamide), acetone, and chloroform.
상기 전도성 입자의 크기는 1μm 내지 100μm인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the size of the conductive particles is 1 μm to 100 μm.
상기 전도성 입자는 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the conductive particles are any one of molybdenum (Mo), zinc (Zn), tungsten (W), and magnesium (Mg).
상기 혼합 용액을 구성하는 상기 유기 용매, 상기 전도성 입자 및 상기 추가 유기 용매의 중량 비율은 5:90:5 내지 10:80:10인 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the weight ratio of the organic solvent, the conductive particles, and the additional organic solvent constituting the mixed solution is 5:90:5 to 10:80:10.
상기 교반은 5초 내지 1분 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the stirring is performed for 5 seconds to 1 minute.
상기 교반은 2회 내지 6회 반복하는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.
According to paragraph 4,
Biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that the stirring is repeated 2 to 6 times.
유기 용매, 전도성 입자 및 추가 유기 용매를 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계;및
상기 고분자 섬유를 투입한 혼합 용액의 교반을 통해 상기 고분자 섬유에 상기 전도성 입자를 삽입하여 상기 고분자 섬유와 상기 전도성 입자가 얽힌 쉘(shell)을 제조하는 단계;를 포함하는 생분해성 전도성 고분자 섬유의 제조방법.
Manufacturing a core, which is a polymer fiber, by melt drawing a biodegradable polymer material;
preparing a mixed solution comprising an organic solvent, conductive particles, and an additional organic solvent; and
Manufacturing a biodegradable conductive polymer fiber comprising a step of inserting the conductive particles into the polymer fiber by stirring the mixed solution into which the polymer fiber is added to produce a shell in which the polymer fiber and the conductive particle are entangled. method.
상기 코어를 제조하는 단계에서,
상기 고분자 섬유를 제조한 후, 상기 고분자 섬유에 기계적 후처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 전도성 고분자 섬유.According to clause 17,
In the step of manufacturing the core,
A biodegradable conductive polymer fiber, characterized in that it further comprises the step of performing mechanical post-treatment on the polymer fiber after manufacturing the polymer fiber.
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|---|
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