KR20240073700A - Porous polylactic acid microfibers and their production methods - Google Patents
Porous polylactic acid microfibers and their production methods Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240073700A KR20240073700A KR1020220155870A KR20220155870A KR20240073700A KR 20240073700 A KR20240073700 A KR 20240073700A KR 1020220155870 A KR1020220155870 A KR 1020220155870A KR 20220155870 A KR20220155870 A KR 20220155870A KR 20240073700 A KR20240073700 A KR 20240073700A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polylactic acid
- microfibers
- porous
- solvent
- porous polylactic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/70—Web, sheet or filament bases ; Films; Fibres of the matrix type containing drug
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예는 다공성 폴리 유산 미세섬유 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유는 상호 연결된 내부 구조와 큰 표면적, 큰 기공 크기 및 큰 기공 부피로 인해 약물 담체로 사용되는 경우 약물 방출 특성이 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유의 물리적인 특성을 이용하여, 약물을 담지한 후 약물의 방출을 1일 내지 7일 까지 조절할 수 있으므로 지속시간에 맞게 용도의 조절이 가능한 효과가 있다.
또한, 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법은 기화 속도가 상이한 용매를 혼합하여 전기 방사 시 상기 용매의 기화 속도 차이를 이용하여 간편하게 상호 연결된 내부구조를 가지고 기공을 포함하는 다공성 폴리유산 미세섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.One embodiment of the present invention provides porous polylactic acid microfibers and a method for producing the same. The porous polylactic acid microfiber according to an embodiment of the present invention has excellent drug release properties when used as a drug carrier due to its interconnected internal structure, large surface area, large pore size, and large pore volume.
In addition, by using the physical properties of the porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention, the release of the drug can be controlled from 1 to 7 days after carrying the drug, so the use can be adjusted according to the duration. It works.
In addition, the method for producing porous polylactic acid microfibers can easily produce porous polylactic acid microfibers containing pores with an interconnected internal structure by mixing solvents with different vaporization rates and using the difference in vaporization rates of the solvents during electrospinning. There is an effect.
Description
본 발명은 다공성 폴리 유산 미세섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기화 속도가 상이한 용매를 혼합하여 전기 방사 시 상기 용매의 기화 속도 차이를 이용하여 간편하게 상호 연결된 내부구조를 가지고 기공을 포함하는 다공성 폴리유산 미세섬유를 제조하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to porous polylactic acid microfibers and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a porous polylactic acid microfiber and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a porous polylactic acid microfiber and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a mixture of solvents with different vaporization rates and when electrospinning, the difference in vaporization rate of the solvents is used to utilize the difference in vaporization rate of the solvents to have an internal structure that is easily interconnected and contains pores. It relates to a technology for manufacturing porous polylactic acid microfibers.
아미노글리코사이드 유도체(AD)는 다양한 그람 양성균 및 그람 음성균을 억제하여 치명적인 감염을 치료할 수 있는 광범위한 항생제인데, 이러한 항생제 물질을 효과적으로 보호하고 전달할 수 있는 특정 약물 담체가 필요하다.Aminoglycoside derivatives (ADs) are broad-spectrum antibiotics that can treat fatal infections by inhibiting a variety of Gram-positive and Gram-negative bacteria, but specific drug carriers that can effectively protect and deliver these antibiotic substances are required.
기존의 약물 담체는 일반적으로 캡슐, 다공성 섬유 및 코어-쉘 형태로 사용되는 것을 특징으로 한다.Existing drug carriers are generally characterized by being used in the form of capsules, porous fibers, and core-shell forms.
이러한 담체 중 다공성 섬유는 전기방사 중에 추가적인 화학 반응이 필요하지 않고 항생제의 화학 구조에 변화가 없기 때문에 활발히 연구되고 있으며, 상기 전기방사는 유량, 전압, 노즐과 수집기 사이의 거리, 노즐 유형, 습도, 농도, 폴리머-용매 선택과 같은 공정 변수를 제어하여 다양한 형태와 높은 표면 대 부피 비율을 갖는 섬유를 생산할 수 있다.Among these carriers, porous fibers are being actively studied because they do not require additional chemical reactions during electrospinning and there is no change in the chemical structure of the antibiotic. By controlling process variables such as concentration and polymer-solvent selection, fibers with a variety of morphologies and high surface-to-volume ratios can be produced.
이때, 상기 다공성 섬유의 형태는 초기 단계의 확산, 방출 기간, 분해 및 파열 방출을 포함하여 항생제의 방출 특성에 영향을 미칠 수 있다.At this time, the shape of the porous fiber may affect the release characteristics of the antibiotic, including initial stage diffusion, release period, decomposition, and burst release.
그러나, 많은 연구자들이 전기방사를 비롯한 다양한 방법으로 다양한 형태의 다공성 나노섬유를 성공적으로 개발했지만, 고분자-용매 시스템 및 섬유 구조-항균 특성 관계에 따른 다공성 미세섬유 제조에 대한 연구는 제한적이다.However, although many researchers have successfully developed various types of porous nanofibers using various methods, including electrospinning, research on the preparation of porous microfibers according to the polymer-solvent system and fiber structure-antibacterial properties relationship is limited.
따라서, 다공성 특성이 우수한 섬유를 효율적으로 제조하기 위한 여전히 많은 도전 과제가 남아 있다. Therefore, many challenges still remain to efficiently manufacture fibers with excellent porosity properties.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상호 연결된 내부 구조와 큰 표면적, 큰 기공 크기 및 큰 기공 부피로 인해 약물 담체로 사용되는 경우 약물 방출 특성이 탁월한 다공성 폴리 유산 미세섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide porous polylactic acid microfibers with excellent drug release properties when used as drug carriers due to their interconnected internal structure, large surface area, large pore size, and large pore volume, and a method for manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a method for producing porous polylactic acid microfibers.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법은, 증발 속도가 상이한 제1 용매 및 제2 용매를 포함하는 혼합 용매에 폴리 유산(PLA)을 투입하여 방사 용액을 제조하는 단계;및The method for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a spinning solution by adding polylactic acid (PLA) to a mixed solvent containing a first solvent and a second solvent with different evaporation rates; and
상기 방사 용액을 전기방사하여 폴리 유산 섬유에 다수 기공이 형성된 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.It may include the step of electrospinning the spinning solution to produce porous polylactic acid microfibers in which multiple pores are formed in the polylactic acid fiber.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 방사 용액을 제조하는 단계에서, 상기 제1용매는 디클로로메테인(DCM)을 포함 할 수 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, in the step of preparing the spinning solution, the first solvent may include dichloromethane (DCM).
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 방사 용액을 제조하는 단계에서, 상기 제2용매는 아세톤(AC)을 포함 할 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, in the step of preparing the spinning solution, the second solvent may include acetone (AC).
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1용매의 증발 속도가 제2용매의 증발 속도보다 빠른 것을 특징으로 한다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, the evaporation rate of the first solvent is faster than the evaporation rate of the second solvent.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 방사 용액을 제조하는 단계에서, 상기 혼합 용매에서 상기 제1용매 및 상기 제2용매의 혼합 부피비는 5:5 내지 7:3일 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, in the step of preparing the spinning solution, the mixing volume ratio of the first solvent and the second solvent in the mixed solvent may be 5:5 to 7:3.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 방사 용액을 제조하는 단계에서, 상기 폴리 유산(PLA) 혼합액에서 폴리 유산(PLA)의 함량은 10%(w/v) 내지 12 %(w/v)일 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, in the step of preparing the spinning solution, the content of polylactic acid (PLA) in the polylactic acid (PLA) mixed solution is 10% (w/v) to 12% (w/v). ) can be.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계에서, 상기 전기 방사는 10kV 내지 18kV 전압에서 수행될 수 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, in the step of manufacturing the porous polylactic acid microfibers, the electrospinning may be performed at a voltage of 10 kV to 18 kV.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계에서, 상기 전기 방사는 1.5 mL/h 내지 3 mL/h 공급 속도로 수행될 수 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, in the step of manufacturing the porous polylactic acid microfibers, the electrospinning may be performed at a supply rate of 1.5 mL/h to 3 mL/h.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계에서, 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유는 전기방사 시 상기 제2용매에 용해된 폴리 유산은 고체화되어 매트릭스를 형성하고, 상기 제1용매에 용해된 폴리 유산은 기공을 형성할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, in the step of manufacturing the porous polylactic acid microfibers, when the porous polylactic acid microfibers are electrospun, the polylactic acid dissolved in the second solvent is solidified to form a matrix, Polylactic acid dissolved in the first solvent may form pores.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides porous polylactic acid microfibers.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유는, 상술한 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법에 의해 제조될 수 있다.The porous polylactic acid microfiber according to an embodiment of the present invention can be produced by the above-described porous polylactic acid microfiber production method.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비표면적이 5 m2/g 내지 58.69 m2/g 일 수 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, the specific surface area may be 5 m 2 /g to 58.69 m 2 /g.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 평균 기공의 직경이 15.97 nm 내지 47.04 nm 일 수 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, the average pore diameter may be 15.97 nm to 47.04 nm.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유는 상호 연결된 내부 구조와 큰 표면적, 큰 기공 크기 및 큰 기공 부피로 인해 약물 담체로 사용되는 경우 약물 방출 특성이 탁월한 효과가 있다.The porous polylactic acid microfiber according to an embodiment of the present invention has excellent drug release properties when used as a drug carrier due to its interconnected internal structure, large surface area, large pore size, and large pore volume.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유의 물리적인 특성을 이용하여, 약물을 담지한 후 약물의 방출을 1일 내지 7일 까지 조절할 수 있으므로 지속시간에 맞게 용도의 조절이 가능한 효과가 있다.In addition, by using the physical properties of the porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention, the release of the drug can be controlled from 1 to 7 days after carrying the drug, so the use can be adjusted according to the duration. It works.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법은 기화 속도가 상이한 용매를 혼합하여 전기 방사 시 상기 용매의 기화 속도 차이를 이용하여 간편하게 상호 연결된 내부구조를 가지고 기공을 포함하는 다공성 폴리유산 미세섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method for producing porous polylactic acid microfibers according to another embodiment of the present invention mixes solvents with different vaporization rates and uses the difference in vaporization rates of the solvents during electrospinning to form porous polylactic acid microfibers that have an easily interconnected internal structure and include pores. It is effective in producing polylactic acid microfibers.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법을 도시한 순서도이다.
도2는 다공성 폴리 유산 미세섬유를 도시한 모식도이다.
도3은 다공성 PLA 섬유 및 비다공성 PLA 섬유의 표면과 단면을 확인 할 수 있는 SEM이미지이다.
도4는 다공성 폴리 유산 미세섬유의 AFM 이미지 및 표면 거칠기에 대한 그래프이다.
도5는 젠타마이신 존재 하 비다공성 및 다공성 5:5, 6:4, 7:3 PLA 섬유의 시험관내 방출 결과로서, (a) 겐타마이신 농도-OD405 표준 곡선 및 (b) 겐타마이신 방출 결과 그래프이다.Figure 1 is a flow chart showing a method for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing porous polylactic acid microfibers.
Figure 3 is an SEM image showing the surface and cross section of porous PLA fibers and non-porous PLA fibers.
Figure 4 is a graph of the AFM image and surface roughness of porous polylactic acid microfibers.
Figure 5 shows the in vitro release results of non-porous and porous 5:5, 6:4, 7:3 PLA fibers in the presence of gentamicin, showing (a) gentamicin concentration-OD405 standard curve and (b) gentamicin release result graph. am.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. In addition, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법을 설명한다.A method for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법을 도시한 순서도이다.Figure 1 is a flow chart showing a method for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법은,Referring to Figure 1, the method for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention,
증발 속도가 상이한 제1용매 및 제2용매를 포함하는 혼합 용매에 폴리 유산(PLA)을 투입하여 방사 용액을 제조하는 단계(S100);및 상기 방사 용액을 전기방사하여 폴리 유산 섬유에 다수 기공이 형성된 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.Preparing a spinning solution by adding polylactic acid (PLA) to a mixed solvent containing a first solvent and a second solvent having different evaporation rates (S100); And electrospinning the spinning solution to form multiple pores in the polylactic acid fiber. It may include a step (S200) of manufacturing the formed porous polylactic acid microfibers.
첫째 단계에서, 증발 속도가 상이한 제1용매 및 제2용매를 포함하는 혼합 용매에 폴리 유산(PLA)을 투입하여 방사 용액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. (S100)In the first step, it may include preparing a spinning solution by adding polylactic acid (PLA) to a mixed solvent containing a first solvent and a second solvent having different evaporation rates. (S100)
상기 제1용매는 디클로로메테인(DCM)을 포함할 수 있다.The first solvent may include dichloromethane (DCM).
또한, 상기 제2용매는 아세톤(AC)을 포함할 수 있다.Additionally, the second solvent may include acetone (AC).
따라서, 상기 제1용매의 증발 속도가 제2용매의 증발 속도보다 더 빠른 것을 특징으로 한다.Therefore, the evaporation rate of the first solvent is faster than the evaporation rate of the second solvent.
상기 혼합 용매에서 상기 제1용매 및 제2용매의 혼합 부피비는 5:5 내지 7:3 일 수 있다.In the mixed solvent, the mixing volume ratio of the first solvent and the second solvent may be 5:5 to 7:3.
또한, 바람직하게는 상기 제1용매 및 제2용매의 혼합 부피비가 7:3일 수 있다.Additionally, preferably, the mixing volume ratio of the first solvent and the second solvent may be 7:3.
이때, 상기 제1용매 및 제2용매의 혼합 부피비가 5:5 미만인 경우 다공성이 거의 없거나 적은 문제가 있을 수 있고, 7:3 초과인 경우에도 다공성인 섬유가 제조되지만 방사시 사이즈 섬유 직경에 기공이 균일하지 않은 문제가 있는 특징을 가지고 있다.At this time, if the mixing volume ratio of the first solvent and the second solvent is less than 5:5, there may be a problem with little or no porosity, and if it is more than 7:3, a porous fiber is produced, but pores are determined by the size fiber diameter during spinning. It has the problematic characteristic of being uneven.
본 발명에서는 제1용매 및 제2용매의 상이한 기화 속도를 이용하여 전기 방사 시 기공을 포함하는 미세섬유를 제조하는 기술이다.The present invention is a technology for producing microfibers containing pores during electrospinning using different vaporization rates of the first solvent and the second solvent.
예를 들어, 디클로로메테인(DCM)의 기화 속도는 아세톤(AC)의 기화 속도보다 빠른 것을 특징으로 하며, 이러한 기화 속도 차이에 따른 미세섬유 형성에 관한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.For example, the vaporization rate of dichloromethane (DCM) is characterized as being faster than the vaporization rate of acetone (AC), and details regarding the formation of microfibers due to this difference in vaporization rate will be described later.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법은 폴리 유산 고분자를 포함할 수 있다.In addition, the method for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention may include polylactic acid polymer.
폴리 유산은 유산(lactic acid) 의 중축합 혹은 락티드의 개환 중합으로 합성되는 생분해성 합성 고분자로서, 원료인 유산을 옥수수의 전분으로부터 얻는 방법이 알려지면서 범용 플라스틱 등 생분해성 플라스틱으로 사용하기 위한 다양한 응용법이 개발되어오고 있다.Polylactic acid is a biodegradable synthetic polymer synthesized through polycondensation of lactic acid or ring-opening polymerization of lactide. As the method of obtaining lactic acid, a raw material, from corn starch became known, various biodegradable plastics, including general-purpose plastics, were developed. Applications are being developed.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 폴리 유산(PLA) 혼합액에서 폴리 유산(PLA)의 함량은 10%(w/v) 내지 12%(w/v) 인 것을 특징으로 한다.At this time, the content of polylactic acid (PLA) in the polylactic acid (PLA) mixed solution according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is 10% (w/v) to 12% (w/v).
이때, 상기 폴리 유산(PLA)의 함량이 10%(w/v) 미만인 경우 고분자의 농도가 적어 방사시 섬유형태가 제조되기 어렵고 비드가 생기는 문제가 있을 수 있고, 상기 폴리 유산의 함량이 15 %(w/v) 을 초과하는 경우 방사시 고분자가 노즐에서 토출되기 어렵고 빨리 굳는 현상이 있을 수 있으므로, 상기 폴리 유산의 함량이 10%(w/v) 내지 12 %(w/v)일 수 있다.At this time, if the content of the polylactic acid (PLA) is less than 10% (w/v), the concentration of the polymer is low, so it is difficult to manufacture a fiber shape during spinning, and there may be a problem of beads forming. The polylactic acid content is 15% (w/v). If it exceeds (w/v), it may be difficult for the polymer to be discharged from the nozzle during spinning and may harden quickly, so the content of the polylactic acid may be 10% (w/v) to 12% (w/v). .
둘째 단계에서, 상기 방사 용액을 전기방사하여 폴리 유산 섬유에 다수 기공이 형성된 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계를 포함 할 수 있다(S200). In the second step, it may include the step of electrospinning the spinning solution to produce porous polylactic acid microfibers in which multiple pores are formed in the polylactic acid fiber (S200).
전기방사는 유량, 전압, 노즐과 수집기 사이의 거리, 노즐 유형, 습도, 농도, 폴리머-용매 선택 등과 같은 공정 변수를 제어하여 다양한 형태와 높은 표면 대 부피 비율을 갖는 섬유를 생산할 수 있다.Electrospinning can produce fibers with a variety of morphologies and high surface-to-volume ratios by controlling process variables such as flow rate, voltage, distance between nozzle and collector, nozzle type, humidity, concentration, polymer-solvent selection, etc.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 다른 다공성 폴리유산 미세섬유를 제조하기 위한 전기 방사는 10kV 내지 18kV 전압에서 수행될 수 있다.Accordingly, electrospinning for producing porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention may be performed at a voltage of 10 kV to 18 kV.
또한, 상기 전기 방사는 1.5 mL/h 내지 3 mL/h 공급 속도로 수행될 수 있다.Additionally, the electrospinning can be performed at a feed rate of 1.5 mL/h to 3 mL/h.
또한, 노줄과 수집기 사이의 거리는 10 cm 내지 20 cm 일 수 있다.Additionally, the distance between the nozzle and the collector may be 10 cm to 20 cm.
또한, 혼합 용매에 포함된 폴리유산(PLA)의 함량은 10%(w/v) 내지 12 %(w/v) 인 것을 특징으로 한다.In addition, the content of polylactic acid (PLA) contained in the mixed solvent is characterized as 10% (w/v) to 12% (w/v).
이때, 상기 전기방사에 의해 폴리 유산(PLA) 미세섬유에 기공을 형성하기 위해서 고분자 용액이 노즐에서 무용매인 외부 환경으로 방출될 때 발생하는 전기방사 중의 상 분리로 인해 발생할 수 있다.At this time, in order to form pores in polylactic acid (PLA) microfibers by electrospinning, it may occur due to phase separation during electrospinning that occurs when the polymer solution is discharged from the nozzle to the solvent-free external environment.
구체적으로, 예를 들어, 폴리머-용매가 노즐에서 방출될 때, 제트 표면의 디클로로메테인(DCM)은 빠르게 증발하는 반면 제트 내의 아세톤(AC)은 동시에 바깥쪽으로 확산될 수 있는데, 이러한 폴리머-용매의 빠른 기화는 상 분리를 유도하여 폴리머(폴리유산)가 풍부한 상과 폴리머(폴리유산)가 부족한 상을 형성할 수 있다.Specifically, for example, when a polymer-solvent is discharged from a nozzle, dichloromethane (DCM) on the surface of the jet evaporates rapidly, while acetone (AC) within the jet can simultaneously diffuse outward. Rapid vaporization can induce phase separation, forming a polymer (polylactic acid)-rich phase and a polymer (polylactic acid)-poor phase.
이때, 농축된 폴리머(폴리유산)가 풍부한 상(AC)은 고체화되어 매트릭스를 형성하는 반면 농축된 폴리머(폴리유산)가 부족한 상(DCM)은 기공을 생성할 수 있다.At this time, the concentrated polymer (polylactic acid)-rich phase (AC) solidifies to form a matrix, while the concentrated polymer (polylactic acid)-poor phase (DCM) may create pores.
이러한 현상은 DCM의 pv(58.1kPa) 및 점도(0.449mPa·s)가 AC의 pv(30kPa) 및 점도(0.308mPa·s)보다 높기 때문이다.This phenomenon is because the p v (58.1 kPa) and viscosity (0.449 mPa·s) of DCM are higher than those of AC ( 30 kPa) and viscosity (0.308 mPa·s).
따라서, 상기 DCM은 전기방사 과정에서 상대적으로 빠르게 증발하여 AC(고분자가 풍부한 상)를 남길 수 있다.Therefore, the DCM can evaporate relatively quickly during the electrospinning process, leaving AC (polymer-rich phase).
이처럼, 상기 다공성 폴리 유산 미세섬유는 폴리머-용매의 증발 속도 차이를 이용한 전기방사 과정을 통해서 폴리머(폴리유산)가 풍부한 상과 폴리머(폴리유산)가 부족한 상 사이에 상호 침투 네트워크 구조가 형성될 수 있다.In this way, the porous polylactic acid microfiber can form an interpenetrating network structure between the polymer (polylactic acid)-rich phase and the polymer (polylactic acid)-poor phase through the electrospinning process using the difference in evaporation rate of the polymer-solvent. there is.
이때, 액체-액체 상 분리는 조대화 효과로 인해 발생하여 폴리유산 섬유에 나노 또는 마이크로 크기의 기공을 생성할 수 있다.At this time, liquid-liquid phase separation may occur due to the coarsening effect, creating nano- or micro-sized pores in the polylactic acid fiber.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유를 설명한다.Porous polylactic acid microfibers according to another embodiment of the present invention will be described.
도2는 다공성 폴리 유산 미세섬유를 도시한 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing porous polylactic acid microfibers.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유는 상술한 바와 같이 폴리머-용매의 증발 속도 차이를 이용한 전기방사 과정을 통해서 폴리머(폴리유산)가 풍부한 상과 폴리머(폴리유산)가 부족한 상 사이에 상호 침투 네트워크 구조가 형성된 것을 특징으로 한다.As described above, the porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention are produced between a polymer (polylactic acid)-rich phase and a polymer (polylactic acid)-poor phase through an electrospinning process using the difference in evaporation rate of the polymer-solvent. It is characterized by the formation of an interpenetrating network structure.
또한, 본 발명의 폴리 유산 미세섬유의 평균 직경은 1.3 μm 내지 3.5 μm 일 수 있다.Additionally, the average diameter of the polylactic acid microfibers of the present invention may be 1.3 μm to 3.5 μm.
또한, 본 발명의 폴리 유산 미세섬유의 비표면적은 5 m2/g 내지 58.69 m2/g일 수 있다.Additionally, the specific surface area of the polylactic acid microfibers of the present invention may be 5 m 2 /g to 58.69 m 2 /g.
또한, 본 발명의 폴리 유산 미세섬유의 총 기공의 부피는 0.1cm3/g 내지 13.24 cm3/g 일 수 있다.Additionally, the total pore volume of the polylactic acid microfibers of the present invention may be 0.1 cm 3 /g to 13.24 cm 3 /g.
또한, 본 발명의 폴리 유산 미세섬유의 평균 기공의 직경은 15.97 nm 내지 47.04 nm 일 수 있다.Additionally, the average pore diameter of the polylactic acid microfibers of the present invention may be 15.97 nm to 47.04 nm.
또한, 본 발명의 폴리 유산 미세섬유의 평균 기공의 부피는 0.145 cm3 g-1 내지 12.75 cm3 g-1일 수 있다.In addition, the average pore volume of the polylactic acid microfibers of the present invention may be 0.145 cm 3 g -1 to 12.75 cm 3 g -1 .
이때, 상기 평균 기공의 부피에 따라서 약물의 담지 속도 및 약물의 방출 속도의 제어가 가능하다.At this time, it is possible to control the drug loading rate and drug release rate depending on the average pore volume.
이처럼, 상술한 전기 방사 공정을 통하여 디클로로메테인(DCM)과 아세톤(AC)을 용매로 사용하여 하기 표1의 특성을 가지는 다공성 폴리유산 섬유를 제조할 수 있다.In this way, through the electrospinning process described above, porous polylactic acid fibers having the characteristics shown in Table 1 below can be manufactured using dichloromethane (DCM) and acetone (AC) as solvents.
(μm)(μm)
(cm(cm
33
g g
-1-One
))
(mPa·s)(mPa·s)
비 다공성 PLANon-porous PLA
상기 표1을 참조하면, DCM 함량이 70%까지 증가하는 경우 평균 섬유 직경이 1.3μm 에서 3.5μm로 증가할 수 있고, 평균 기공 직경이 15.97 nm 에서 47.04 nm로 증가할 수 있고, 비 표면적이 5 m2/g 에서 58.69 m2/g 로 증가할 수 있고, 총 기공의 부피가 0.1cm3/g 에서 13.24 cm3/g 일 수 있다.상술한 다공성 폴리 유산 미세섬유에 관한 특성에 관한 자세한 설명은 하기 실험예에서 후술하기로 한다. Referring to Table 1 above, when the DCM content increases to 70%, the average fiber diameter can increase from 1.3 μm to 3.5 μm, the average pore diameter can increase from 15.97 nm to 47.04 nm, and the specific surface area can increase by 5. m 2 /g can increase from 58.69 m 2 /g, and the total pore volume can be increased from 0.1 cm 3 /g to 13.24 cm 3 /g. Detailed description of the properties of the above-described porous polylactic acid microfibers will be described later in the experimental example below.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유는 상호 연결된 내부 구조와 큰 표면적, 큰 기공 크기 및 큰 기공 부피로 인해 약물 담체로 사용되는 경우 약물 방출 특성이 탁월한 효과가 있다.Therefore, the porous polylactic acid microfiber according to an embodiment of the present invention has excellent drug release properties when used as a drug carrier due to its interconnected internal structure, large surface area, large pore size, and large pore volume.
이하, 제조예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 제조예 및 실험예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 제조예 및 실험예에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through manufacturing examples and experimental examples. These production examples and experimental examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these production examples and experimental examples.
제조예1:Manufacturing Example 1: 다공성 폴리 유산 미세섬유의 제조Preparation of porous polylactic acid microfibers
본 제조예1에서는 디클로로메테인(DCM), 아세톤(AC) 및 폴리 유산(PLA)을 포함하는 폴리 유산(PLA) 혼합액을 제조한 후 상기 폴리유산 혼합액을 전기방사하여 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하였다.In this Preparation Example 1, a polylactic acid (PLA) mixture containing dichloromethane (DCM), acetone (AC), and polylactic acid (PLA) was prepared, and then the polylactic acid mixture was electrospun to prepare porous polylactic acid microfibers. did.
사용된 디클로로메테인(DCM), 아세톤(AC) 의 부피 비율은 하기 표2에 제시된 바와 같다.The volume ratio of dichloromethane (DCM) and acetone (AC) used is shown in Table 2 below.
1) 제조예1.11) Manufacturing Example 1.1
본 제조예1.1 에서는 디클로로메테인(DCM)과 아세톤(AC)의 혼합 부피 비율이 5:5가 되도록 상기 디클로로메테인(DCM) 5 ml과 아세톤(AC) 5 ml을 혼합하여 혼합 용매를 제조하였다.In this Preparation Example 1.1, a mixed solvent was prepared by mixing 5 ml of dichloromethane (DCM) and 5 ml of acetone (AC) so that the mixing volume ratio of dichloromethane (DCM) and acetone (AC) was 5:5. .
다음으로, 상기 혼합 용매에 PLA가 10wt% 가 되도록 1 g정도를 투입하여 폴리유산(PLA) 혼합액을 제조하였다.Next, about 1 g of PLA was added to the mixed solvent to make 10 wt%, thereby preparing a polylactic acid (PLA) mixed solution.
다음으로, 상기 폴리유산(PLA) 혼합액을 18kV전압 및 3mL/ h의 공급 속도로 전기방사하여 다공성 폴리 유산 미세섬유(5:5 PLA)를 제조하였다.Next, the polylactic acid (PLA) mixture was electrospun at a voltage of 18 kV and a supply rate of 3 mL/h to prepare porous polylactic acid microfibers (5:5 PLA).
이때, 상기 PLA 섬유는 플라즈마 시스템을 사용하여 습윤성을 증가시키기 위해 200 W, 160 sccm에서 5분 동안 산소 플라즈마로 처리되었다.At this time, the PLA fiber was treated with oxygen plasma at 200 W, 160 sccm for 5 minutes to increase wettability using a plasma system.
2) 제조예1.22) Manufacturing Example 1.2
본 제조예1.2 에서는 디클로로메테인(DCM)과 아세톤(AC)의 혼합 부피 비율이 6:4가 되도록 상기 디클로로메테인(DCM) 6 ml과 아세톤(AC) 4 ml을 혼합하여 혼합 용매를 제조한 것을 제외하고는 상기 제조예1.1과 동일한 공정으로 제조되었다.In this Preparation Example 1.2, a mixed solvent was prepared by mixing 6 ml of dichloromethane (DCM) and 4 ml of acetone (AC) so that the mixing volume ratio of dichloromethane (DCM) and acetone (AC) was 6:4. It was manufactured in the same process as Preparation Example 1.1 except for this.
3) 제조예1.33) Manufacturing Example 1.3
본 제조예1.3에서는 디클로로메테인(DCM)과 아세톤(AC)의 혼합 부피 비율이 7:3이 되도록 상기 디클로로메테인(DCM) 7 ml과 아세톤(AC) 3 ml을 혼합하여 혼합 용매를 제조한 것을 제외하고는 상기 제조예1.1과 동일한 공정으로 제조되었다.In this Preparation Example 1.3, a mixed solvent was prepared by mixing 7 ml of dichloromethane (DCM) and 3 ml of acetone (AC) so that the mixing volume ratio of dichloromethane (DCM) and acetone (AC) was 7:3. It was manufactured in the same process as Preparation Example 1.1 except for this.
이때, 노즐 팁과 롤러 수집기 사이의 거리는 15cm이다.At this time, the distance between the nozzle tip and the roller collector is 15cm.
비교예:Comparative example: 비다공성 폴리 유산 미세섬유(PLA)의 제조Manufacturing of non-porous polylactic acid microfibers (PLA)
본 비교예에서는 클로로포름과 에탄올(EtOH)의 부피 비율이 7:3이 되도록 상기 클로로포름 7 ml 과 에탄올(EtOH) 3 ml을 혼합하여 혼합 용매를 제조하였다.In this comparative example, a mixed solvent was prepared by mixing 7 ml of chloroform and 3 ml of ethanol (EtOH) so that the volume ratio of chloroform and ethanol (EtOH) was 7:3.
다음으로, 상기 혼합 용매에 PLA가 15%(w/v) 가 되도록 1.5 g정도를 투입하여 폴리유산(PLA) 혼합액을 준비하였다.Next, a polylactic acid (PLA) mixed solution was prepared by adding about 1.5 g of PLA to the mixed solvent to make 15% (w/v).
다음으로, 상기 폴리유산(PLA) 혼합액을 18kV전압 및 1.5mL/h의 공급 속도로 전기방사하였다. Next, the polylactic acid (PLA) mixture was electrospun at a voltage of 18 kV and a supply rate of 1.5 mL/h.
이때, 노즐 팁과 롤러 수집기 사이의 거리는 15cm이다.At this time, the distance between the nozzle tip and the roller collector is 15cm.
실험예1: 다공성 및 비다공성 PLA 섬유의 특성 및 형태 확인 실험Experimental Example 1: Experiment to confirm the characteristics and shape of porous and non-porous PLA fibers
Nawhoo 이미징 소프트웨어(Iworks 2.0, 수원, 한국)를 사용하여 주사 전자 현미경(SEM, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 다양한 용매 시스템에서 제조된 다공성 PLA 섬유(제조예1) 및 비다공성 PLA 섬유(비교예)의 형태를 관찰했다(N≥100). Porous PLA fibers (Preparation Example 1) and non-porous PLA fibers (Comparative Example) prepared in various solvent systems by scanning electron microscopy (SEM, Hitachi, Tokyo, Japan) using Nawhoo imaging software (Iworks 2.0, Suwon, Korea). The morphology was observed (N≥100).
상기 도3은 다공성 PLA 섬유 및 비다공성 PLA 섬유의 표면과 단면을 확인 할 수 있는 SEM이미지이다.Figure 3 is an SEM image showing the surface and cross section of porous PLA fibers and non-porous PLA fibers.
도3 디클로로메테인(DCM) 및 아세톤(AC) 비율에 따른 다공성 폴리 유산 미세섬유의 SEM 이미지이며, 도3 (a) 5:5 (DCM:AC) 다공성 폴리 유산 미세섬유, (b) 5:5 다공성 폴리 유산 미세섬유의 단면 이미지, (c) 6:4 다공성 폴리 유산 미세섬유, (d) 6:4 다공성 폴리 유산 미세섬유의 단면 이미지, (e) 7:3 다공성 폴리 유산 미세섬유, (f) 7:3 다공성 폴리 유산 미세섬유의 단면 이미지, (g) 비다공성 폴리 유산 미세섬유, (h) 비다공성 폴리 유산 미세섬유의 단면 이미지이다.Figure 3 SEM images of porous polylactic acid microfibers according to the ratio of dichloromethane (DCM) and acetone (AC), Figure 3 (a) 5:5 (DCM:AC) porous polylactic acid microfibers, (b) 5: 5 Cross-sectional image of porous polylactic acid microfiber, (c) 6:4 porous polylactic acid microfiber, (d) cross-sectional image of 6:4 porous polylactic acid microfiber, (e) 7:3 porous polylactic acid microfiber, ( f) Cross-sectional image of 7:3 porous polylactic acid microfiber, (g) non-porous polylactic acid microfiber, and (h) cross-sectional image of non-porous polylactic acid microfiber.
상기 도3(g), (h)를 참조하면, 비다공성 PLA 섬유는 평균 섬유 직경이 2.28μm인 매끄러운 표면을 나타낸 반면에, 상기 도3(a) 내지 도3(f)는 기공을 포함하는 것을 확인 할 수 있다.Referring to Figures 3(g) and (h), the non-porous PLA fibers showed a smooth surface with an average fiber diameter of 2.28 μm, while Figures 3(a) to 3(f) contained pores. You can check that.
본 발명에서 사용된 용매로서 DCM은 전기방사 과정에서 상대적으로 빠르게 증발하고 AC는 잔류할 수 있다.As a solvent used in the present invention, DCM evaporates relatively quickly during the electrospinning process, and AC may remain.
이때, 도2를 참조하면, DCM 함량이 부피 기준으로 70%로 증가함에 따라 기공의 수가 증가하는 것을 확인 할 수 있다.At this time, referring to Figure 2, it can be seen that the number of pores increases as the DCM content increases to 70% by volume.
이로써, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 폴리 유산 미세 섬유는 고분자 내지 용매 시스템에 따라 기공의 깊이, 크기 및 부피와 같은 다양한 내부 구조를 형성할 수 있는 것을 확인 할 수 있다.As a result, it can be confirmed that the porous polylactic acid microfiber according to an embodiment of the present invention can form various internal structures such as pore depth, size, and volume depending on the polymer or solvent system.
또한, 상기 다공성 PLA 섬유를 제조하기 위한 다양한 폴리머-용매 시스템은 PLA 폴리머가 풍부한 상(AC에 용해된 PLA)과 폴리머가 부족한 상(DCM에 용해된 PLA) 사이에 상호 침투 네트워크 구조의 형성으로 이어지고, 상기 액체-액체 상 분리는 최대화 효과로 인해 발생하여 상기 PLA 섬유에 나노 또는 마이크로 크기의 기공을 생성할 수 있다.Additionally, various polymer-solvent systems for preparing the porous PLA fibers lead to the formation of an interpenetrating network structure between the PLA polymer-rich phase (PLA dissolved in AC) and the polymer-poor phase (PLA dissolved in DCM). , the liquid-liquid phase separation can occur due to the maximization effect, creating nano- or micro-sized pores in the PLA fiber.
실험예2: 거칠기 또는 기공 깊이에 대한 폴리머-용매 시스템의 영향을 조사Experimental Example 2: Investigating the influence of polymer-solvent system on roughness or pore depth
도4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 다른 다공성 폴리 유산 미세섬유의 거칠기 또는 기공 깊이에 대한 폴리머-용매 시스템의 영향에 대해 설명한다.With reference to Figure 4, the influence of the polymer-solvent system on the roughness or pore depth of porous polylactic acid microfibers according to an embodiment of the present invention will be described.
도4는 다공성 폴리 유산 미세섬유의 AFM 이미지 및 표면 거칠기에 대한 그래프이다.Figure 4 is a graph of the AFM image and surface roughness of porous polylactic acid microfibers.
상기 도4를 참조하면, 다공성 폴리 유산 섬유 표면에서 규칙적으로 상호 연결된 나노 크기의 기공을 확인 할 수 있다.Referring to Figure 4, regularly interconnected nano-sized pores can be seen on the surface of the porous polylactic acid fiber.
이때, 상기 도 4에 도시된 거칠기 및 상응하는 평균값의 측정은 모든 다공성 폴리 유산 미세섬유를 나타낸다.At this time, the measurements of roughness and corresponding average values shown in FIG. 4 represent all porous polylactic acid microfibers.
구체적으로, 비다공성 PLA 섬유의 평균 거칠기 값은 대략 5 nm 미만인 반면 7:3 다공성 폴리 유산 미세섬유의 평균 거칠기 값은 100 nm 이상에서 증가하는 것을 확인 할 수 있다.Specifically, it can be seen that the average roughness value of non-porous PLA fibers is approximately less than 5 nm, while the average roughness value of 7:3 porous polylactic acid microfibers increases above 100 nm.
이때, 상기 도3의 SEM 이미지에서 관찰된 바와 같이, 7:3 부피비(DCM:AC)인 다공성 폴리 유산 미세섬유의 기공 깊이와 표면적이 가장 큰 것을 확인 할 수 있다.At this time, as observed in the SEM image of Figure 3, it can be confirmed that the pore depth and surface area of the porous polylactic acid microfibers with a volume ratio of 7:3 (DCM:AC) are the largest.
또한, 점도가 증가하면 조대화 시간이 증가하여 PLA 섬유의 큰 기공과 상호 침투 네트워크 구조가 형성되는데, 7:3 부피비(DCM:AC)인 다공성 폴리 유산 미세섬유는 DCM:AC 폴리머-용매 시스템에서 252 mPa·s의 가장 높은 점도를 나타냈으며, 이는 도4(d)와 같이 가장 큰 기공 크기와 깊이를 갖는 상호 침투 네트워크 구조일 수 있다.In addition, as the viscosity increases, the coarsening time increases, forming large pores and an interpenetrating network structure of PLA fibers. Porous polylactic acid microfibers with a 7:3 volume ratio (DCM:AC) are produced in the DCM:AC polymer-solvent system. It showed the highest viscosity of 252 mPa·s, which may be an interpenetrating network structure with the largest pore size and depth, as shown in Figure 4(d).
실험예3: 겐타마이신 로딩 PLA 섬유의 시험관 내 방출 분석Experimental Example 3: In vitro release analysis of gentamicin-loaded PLA fibers
7일 동안 다공성 및 비다공성 폴리 유산 미세섬유로부터 방출 패턴과 방출 패턴을 비교하기 위해 정량적 비색 분석을 사용하여 젠타마이신(Gentamicin)이 로딩된 다공성 폴리 유산 미세섬유(PLA)의 시험관 내 방출 분석을 수행하였다.In vitro release analysis of porous polylactic acid microfibers (PLA) loaded with gentamicin was performed using a quantitative colorimetric assay to compare the release pattern with that from porous and non-porous polylactic acid microfibers over 7 days. did.
구체적으로, 젠타마이신(Gentamicin)이 포함된 다공성 폴리 유산 미세섬유 (5:5, 6:4, 7:3 PLA) 및 비다공성 폴리 유산 미세섬유를 준비한 후, 각 젠타마이신이 로딩된 PLA 샘플을 7일 동안 37°C에서 3mL의 PBS에서 인큐베이션하였다.Specifically, after preparing porous polylactic acid microfibers (5:5, 6:4, 7:3 PLA) and non-porous polylactic acid microfibers containing gentamicin, each gentamicin-loaded PLA sample was Incubated in 3 mL of PBS at 37°C for 7 days.
다음으로, 이 용액 1mL를 5mL 바이알로 옮겼습니다. Next, 1 mL of this solution was transferred to a 5 mL vial.
다음으로, 1mL의 순수한 PBS를 원래의 PBS 샘플에 있는 겐타마이신이 로딩된 PLA에 첨가하였다.Next, 1 mL of pure PBS was added to the gentamicin-loaded PLA in the original PBS sample.
다음으로, 0.3mL의 닌히드린 용액(5mg/mL)을 5mL 바이알에 첨가하고 95°C의 수조에서 15분 동안 인큐베이션하였다.Next, 0.3 mL of ninhydrin solution (5 mg/mL) was added to the 5 mL vial and incubated in a water bath at 95 °C for 15 min.
다음으로, 냉각하고 바이알의 OD405를 마이크로플레이트 리더(Allsheng, Hangzhou, China)를 사용하여 측정하고 평균값을 계산했습니다. Next, it was cooled and the OD405 of the vials was measured using a microplate reader (Allsheng, Hangzhou, China) and the average value was calculated.
이때, 모든 실험은 삼중으로 수행되었다.At this time, all experiments were performed in triplicate.
이하, 상기 다공성 PLA 섬유의 종류에 따른 항생제의 기본 방출 패턴을 조사하기 위한 젠타마이신의 방출 프로파일을 분석을 통해, 젠타마이신 방출 패턴에 대해서 설명한다.Hereinafter, the release pattern of gentamicin will be described through analysis of the release profile of gentamicin to investigate the basic release pattern of antibiotics according to the type of porous PLA fiber.
도5는 젠타마이신 존재 하 비다공성 및 다공성 5:5, 6:4, 7:3 PLA 섬유의 시험관내 방출 결과로서, (a) 겐타마이신 농도-OD405 표준 곡선 및 (b) 겐타마이신 방출 결과 그래프이다.Figure 5 shows the in vitro release results of non-porous and porous 5:5, 6:4, 7:3 PLA fibers in the presence of gentamicin, showing (a) gentamicin concentration-OD405 standard curve and (b) gentamicin release result graph. am.
이때, 젠타마이신이 로딩된 PLA 샘플의 방출 프로파일은 7일 동안 시험관 내에서 생성되었다.Here, the release profile of PLA samples loaded with gentamicin was generated in vitro for 7 days.
도5(a)의 겐타마이신 농도-OD405의 표준 곡선은 adj를 사용하여 y = 0.0221x+ 0.00154이고, R2=0.951 인 것을 확인 할 수 앗다.The standard curve of gentamicin concentration-OD405 in Figure 5(a) can be confirmed to be y = 0.0221x + 0.00154 and R 2 = 0.951 using adj.
상기 도5(a)를 참조하면, 젠타마이신이 로딩된 비다공성 PLA는 빠르게 방출되었고 대조군의 OD405 값과 유사하게 30분 이내에 방출을 감소시킬 수 있다.Referring to Figure 5(a), the non-porous PLA loaded with gentamicin was released quickly and the release could be reduced within 30 minutes, similar to the OD405 value of the control group.
한편, 젠타마이신이 로딩된 다공성 PLA(5:5, 6:4, 7:3)는 지속적인 방출 속도를 보이는 것을 확인 할 수 있다.Meanwhile, it can be confirmed that porous PLA (5:5, 6:4, 7:3) loaded with gentamicin shows a sustained release rate.
이 중, 젠타마이신이 로딩된 7:3 PLA는 처음 30분 동안 가장 높은 약물 방출을 보였고(26.61μg/ml 농도에서 방출된 겐타마이신) 그다음 3-5시간 동안 폭발적인 방출 패턴을 나타낸 것을 확인 할 수 있다.Among these, 7:3 PLA loaded with gentamicin showed the highest drug release during the first 30 minutes (gentamicin released at a concentration of 26.61 μg/ml) and showed an explosive release pattern for the next 3-5 hours. there is.
또한, 젠타마이신이 포함된 7:3 PLA는 5:5 및 6:4 PLA보다 168시간 동안 4.23 μg/mL의 일정한 방출 농도를 유지하면서 더 많은 양의 젠타마이신 로딩을 나타낼 수 있다. Additionally, 7:3 PLA containing gentamicin can exhibit higher gentamicin loading than 5:5 and 6:4 PLA while maintaining a constant release concentration of 4.23 μg/mL for 168 hours.
또한, 5:5 PLA의 경우 젠타마이신 방출은 약 72시간 후에 중단되는데, 이러한 약물 방출 메커니즘은 확산과 관련이 있다.Additionally, in the case of 5:5 PLA, gentamicin release ceases after approximately 72 hours, and this drug release mechanism is related to diffusion.
구체적으로, 초기 방출은 섬유 표면에 침착된 항생제의 빠른 확산을 포함하는 반면, 느린 방출은 주로 폴리머 매트릭스를 통한 항생제의 확산을 포함할 수 있다.Specifically, early release may involve rapid diffusion of the antibiotic deposited on the fiber surface, whereas slow release may primarily involve diffusion of the antibiotic through the polymer matrix.
이때, 상호 연결된 7:3 다공성 폴리 유산은 겐타마이신의 흡착을 위한 추가 부위를 제공할 수 있고 높은 비표면적, 기공 부피 및 다공성으로 인해 약물의 느리고 지속적인 방출을 가능하게 할 수 있다.At this time, the interconnected 7:3 porous polylactic acid can provide additional sites for the adsorption of gentamicin and enable slow and sustained release of the drug due to its high specific surface area, pore volume, and porosity.
또한, 이 연구에서 7:3 PLA는 모든 섬유 중에서 가장 높은 약물 로딩 및 방출 속도를 보였습니다.Additionally, in this study, 7:3 PLA showed the highest drug loading and release rates among all fibers.
또한, 7일 동안 다공성 폴리유산 미세섬유에 의해 전달된 겐타마이신의 누적 양은 7:3 PLA > 6:4 PLA > 5:5 PLA > 비다공성 PLA로 표시되는 바와 같이 비다공성 PLA보다 훨씬 더 높았다. Additionally, the cumulative amount of gentamicin delivered by porous polylactic acid microfibers over 7 days was much higher than non-porous PLA, as indicated by 7:3 PLA > 6:4 PLA > 5:5 PLA > non-porous PLA.
그 결과, 7:3 다공성 폴리유산 미세섬유(PLA) 젠타마이신 방출은 168시간 동안 계속된 것을 확인 할 수 있다.As a result, it was confirmed that the release of gentamicin from the 7:3 porous polylactic acid microfiber (PLA) continued for 168 hours.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 7:3 다공성 폴리유산 미세섬유는 장기간에 걸쳐 젠타마이신의 지속적인 방출을 촉진할 수 있는 유망한 항생제 담체로 사용될 수 있다.Therefore, the 7:3 porous polylactic acid microfiber according to an embodiment of the present invention can be used as a promising antibiotic carrier that can promote sustained release of gentamicin over a long period of time.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 다공성 폴리 유산 미세섬유 100: Porous polylactic acid microfiber
Claims (13)
상기 방사 용액을 전기방사하여 폴리 유산 섬유에 다수 기공이 형성된 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.Preparing a spinning solution by adding polylactic acid (PLA) to a mixed solvent containing a first solvent and a second solvent having different evaporation rates; And
A method for producing porous polylactic acid microfibers, comprising the step of electrospinning the spinning solution to produce porous polylactic acid microfibers with multiple pores formed in the polylactic acid fibers.
상기 방사 용액을 제조하는 단계에서,
상기 제1용매는 디클로로메테인(DCM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of preparing the spinning solution,
The first solvent is a method for producing porous polylactic acid microfibers, characterized in that it contains dichloromethane (DCM).
상기 방사 용액을 제조하는 단계에서,
상기 제2용매는 아세톤(AC)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of preparing the spinning solution,
The second solvent is a method of producing porous polylactic acid microfibers, characterized in that it contains acetone (AC).
상기 방사 용액을 제조하는 단계에서,
상기 제1용매의 증발 속도가 제2용매의 증발 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of preparing the spinning solution,
A method for producing porous polylactic acid microfibers, characterized in that the evaporation rate of the first solvent is faster than the evaporation rate of the second solvent.
상기 방사 용액을 제조하는 단계에서,
상기 혼합 용매에서 상기 제1용매 및 상기 제2용매의 혼합 부피비는 5:5 내지 7:3 인 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of preparing the spinning solution,
A method for producing porous polylactic acid microfibers, characterized in that the mixing volume ratio of the first solvent and the second solvent in the mixed solvent is 5:5 to 7:3.
상기 방사 용액을 제조하는 단계에서,
상기 폴리 유산(PLA) 혼합액에서 폴리 유산(PLA)의 함량은 10 %(w/v) 내지 12 %(w/v) 인 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of preparing the spinning solution,
A method for producing porous polylactic acid microfibers, characterized in that the content of polylactic acid (PLA) in the polylactic acid (PLA) mixture is 10% (w/v) to 12% (w/v).
상기 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계에서,
상기 전기 방사는 10kV 내지 18kV 전압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of manufacturing the porous polylactic acid microfibers,
A method for producing porous polylactic acid microfibers, characterized in that the electrospinning is performed at a voltage of 10kV to 18kV.
상기 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계에서,
상기 전기 방사는 1.5mL/h 내지 3mL/h 공급 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of manufacturing the porous polylactic acid microfibers,
A method for producing porous polylactic acid microfibers, wherein the electrospinning is performed at a supply rate of 1.5 mL/h to 3 mL/h.
상기 다공성 폴리 유산 미세섬유를 제조하는 단계에서,
상기 다공성 폴리 유산 미세섬유는 전기방사 시 상기 제2용매에 용해된 폴리 유산은 고체화되어 매트릭스를 형성하고, 상기 제1용매에 용해된 폴리 유산은 기공을 형성하는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유 제조방법.According to paragraph 1,
In the step of manufacturing the porous polylactic acid microfibers,
The porous polylactic acid microfibers are characterized in that when electrospinning, the polylactic acid dissolved in the second solvent solidifies to form a matrix, and the polylactic acid dissolved in the first solvent forms pores. Manufacturing method.
비표면적이 5 m2/g 내지 58.69 m2/g 인 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유.According to clause 10,
Porous polylactic acid microfibers having a specific surface area of 5 m 2 /g to 58.69 m 2 /g.
평균 기공의 직경이 15.97 nm 내지 47.04 nm 인 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유.According to clause 10,
Porous polylactic acid microfibers, characterized in that the average pore diameter is 15.97 nm to 47.04 nm.
평균 기공의 부피가 0.145 cm3 g-1 내지 12.75 cm3 g-1인 것을 특징으로 하는 다공성 폴리 유산 미세섬유.
According to clause 10,
Porous polylactic acid microfibers, characterized in that the average pore volume is 0.145 cm 3 g -1 to 12.75 cm 3 g -1 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220155870A KR20240073700A (en) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Porous polylactic acid microfibers and their production methods |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220155870A KR20240073700A (en) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Porous polylactic acid microfibers and their production methods |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240073700A true KR20240073700A (en) | 2024-05-27 |
Family
ID=91332341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220155870A Pending KR20240073700A (en) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Porous polylactic acid microfibers and their production methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240073700A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190126306A (en) | 2017-01-23 | 2019-11-11 | 에이에프와이엑스 테라퓨틱스 에스에이 | Method for producing electrospun fiber with high content of bioadhesive material |
-
2022
- 2022-11-18 KR KR1020220155870A patent/KR20240073700A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190126306A (en) | 2017-01-23 | 2019-11-11 | 에이에프와이엑스 테라퓨틱스 에스에이 | Method for producing electrospun fiber with high content of bioadhesive material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tiwari et al. | Optimizing partition-controlled drug release from electrospun core–shell fibers | |
Hu et al. | Electrospinning of polymeric nanofibers for drug delivery applications | |
EP3108881B1 (en) | Nonwoven membrane as a drug delivery system | |
Hrib et al. | Nanofibers for drug delivery–incorporation and release of model molecules, influence of molecular weight and polymer structure | |
CN107157960A (en) | A kind of preparation method of medicament-carrying nano-fiber membrane | |
WO2020186714A1 (en) | Drug-loaded nanocomposite fiber membrane system, preparation method therefor and use thereof | |
Guarino et al. | Electrospun polycaprolactone nanofibres decorated by drug loaded chitosan nano-reservoirs for antibacterial treatments | |
CN107675364B (en) | Method for preparing double-drug-loading composite fiber membrane by emulsion electrospinning technology | |
CN101942704A (en) | Preparation method of organic nano porous fiber film having controllable ultra-high specific area | |
WO2008041001A1 (en) | Porous particles | |
US20080145298A1 (en) | Porous carbon material and process for producing SAME | |
KR101150285B1 (en) | Water purification membranes with enhanced antifouling property and manufacturing method thereof | |
Wu et al. | Medicated multiple-component polymeric nanocomposites fabricated using electrospraying | |
CN105386155A (en) | Paclitaxel loaded catenulate nano fiber and preparation method thereof | |
KR20160009893A (en) | Flexible nanostructure photocatalyst of TiO2 nanoparticles-immobilized PVDF nanofabric and method for fabricating the same | |
KR20240073700A (en) | Porous polylactic acid microfibers and their production methods | |
KR101766995B1 (en) | method for preparing porous PCL microsphere scaffolds as a cell delivery system | |
CN105714572B (en) | A method of with coating machine layer assembly modified high-molecular micro/nano-fibre film | |
CN111719244A (en) | Preparation of a polycaprolactone/collagen composite nanofibrous membrane with artemisinin sustained release function | |
KR101863955B1 (en) | Method for producing porous nanofibers using reversed micelles, and porous nanofibers produced by the same | |
JP2011202100A (en) | Method for producing honeycomb structure film | |
Bao et al. | Preparation and characterization of novel poly (ε‐caprolactone)/biphasic calcium phosphate hybrid composite microspheres | |
KR20180009005A (en) | Preparation of monodisperse porous microsphere | |
CN105543998B (en) | A kind of ordered nano-fibers for loading antineoplastic and preparation method thereof | |
CN113321840A (en) | Porous polymer microsphere and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20221118 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PG1501 | Laying open of application | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20241113 Patent event code: PE09021S01D |