바이오산업의 발전으로 의약품, 식품 등의 생산 과정의 분리/정제 공정에 사용되어 왔던 기존의 컬럼 크로마토그 래피를 대체하여 더 높은 처리효율을 갖는 막 크로마토그래피가 부상하고 있다. 본 연구에서는 서로 다른 기공 크기의 두 가 지 상용 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate, CA) 분리막을 탈아세틸화 과정을 통해, 리간드의 개질이 용이한 다공성 재 생 셀룰로오스 지지체를(Regenerated cellulose, RC) 제조하였다. 음이온 교환능을 부여하고자 grafting을 수행하였으며, 구체 적으로는 UV 중합법을 통해 4차 암모늄을 포함하는 음이온 교환 리간드(MAPTAC)를 부착하여 음이온 교환용 흡착막을 제 조하였다. 단백질 흡착 용량은 정적 흡착 용량(Static binding capacity, SBC)시험을 통해 총 단백질 흡착 용량을 측정했고, 동 적 흡착 용량(Dynamic binding capacity, DBC)을 측정하여 상용막과 비교 평가하였다. 성능 평가 결과 단백질 흡착량은 넓은 표면적에 의해 리간드 밀도가 높은, 기공 크기가 작은 순서로 높게 측정되었고, 상용 CA분리막을 탈아세틸화하고 리간드를 부착시킨 분리막(RC 0.8 + MAPTAC 43.69 mg/ml, RC 3.0 + MAPTAC 36.33 mg/ml)이 상용 막 크로마토그래피 제품(28.38 mg/ml) 대비 높은 흡착 용량을 보였다.

목적 : 본 연구는 3-[{2-(Methacryloyloxy)ethyl}dimethylammonio]propane-1-sulfonate(DMAPS)로 기능화된 하이드로겔 콘택트렌즈를 개발하고, 이들의 물리적 물성과 단백질 및 세균의 흡착성을 조사하기 위한 것이다. 방법 : 하이드로겔 콘택트렌즈는 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)와 ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA)의 공중합에 의해 제조되었다. 연속적으로 벤조페논의 흡착과 DMAPS 단량체의 UV 유도 자유 라디칼 중합을 통해 양쪽 이온성이 기능화된 하이드로겔 콘택트렌즈를 제조하였다. 제조된 콘택트렌즈의 수분함량, 접촉각, 광학적 특성, 단백질 및 세균 흡착을 분석하였다. 결과 : DMAPS으로 기능화된 하이드로겔 콘택트렌즈는 더 높은 수분 함량, 향상된 표면 습윤성 및 우수한 가시광선 투과율을 가지고 있다. 더욱이, 하이드로겔 콘택트렌즈 표면에 양쪽 이온성의 DMAPS가 존재하기 때문에 라이소자임 및 알부민과 같은 단백질의 흡착이 낮아지고 세균 흡착이 대군에 비해 감소하였다. 결론 : 양쪽 이온성의 DMAPS을 이용한 하이드로겔 콘택트렌즈의 기능화 방법은 습윤성이 우수하고 단백질 및 세균 흡착을 감소시킬 수 있는 기능성 콘택트렌즈의 개발을 위한 전략을 제공할 수 있다.

목적 : 여러 분자량의 polyethylene glycols(PEGs)을 화학적 공유결합으로 하이드로겔 콘택트렌즈 표면에 고정 시켰다. PEG의 도입이 렌즈의 표면 습윤성, 단백질 흡착성, 광투과율 등에 미치는 영향을 PEG의 길이 혹은 PEG 의 적용여부 등에 초점을 맞추어 분석하는데 실험 목적이 있다. 방법 : PEG에 Jones oxidation 반응을 통해 알코올기를 카르복실 작용기로 변형시켰고, 하이드로겔 콘택트렌즈 표면에 화학적으로 결합시켰다. 역상 고성능 크로마토그래피와 단백질 표준검량선을 이용하여 제조된 렌즈들에 흡착된 단백질을 정량하였다. 결과 : PEG가 개질된 하이드로젤 콘택트렌즈는 우수한 광투과율과 표면 습윤성을 보였고 이는 상업적으로 이용가능한 수치이다. 단백질 흡착 실험 결과를 살펴보면, 보단 긴 PEG 사슬이 적용된 하이드로겔 콘택트렌즈는 표면 친수성이 더 우수하기 때문에 단백질 흡착량이 더욱 감소하였다. 결론 : 본 연구에서는 PEG가 표면-개질된 하이드로겔 콘택트렌즈를 제조하고 이들의 물성을 조사하였다. PEG 각 적용된 렌즈는 90% 이상의 광투과율과 개선된 표면 습윤성을 보여주었다. 특히, 보다 긴 PEG2000이 적용된 렌즈에는 PEG가 적용되지 않은 대조군이나 짧은 PEG164가 적용된 렌즈 보다 단백질의 흡착이 크게 감소되었다. PEG가 표면에 적용된 하이드로겔의 제조는 안의료용 바이오소재 뿐만 아니라 단백질-비흡착 기기의 개발에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

목 적 : 본 연구는 석시닐-키토산(succinyl-chitosan)을 합성하고 p(HEMA) 하이드로겔과의 상호 침투 고분자 구조 결합을 통해 제조한 콘택트렌즈의 물리적 성질 및 단백질 흡착특성에 대하여 알아보고자 한다. 방 법 : 키토산과 succinic anhydride를 교반하여 석시닐-키토산을 합성 한 다음 HEMA, EGDMA, NVP, AIBN을 공중합하여 건조시킨 콘택트렌즈와 상호침투가교방법으로 콘택트렌즈를 제조하였다. 제조된 콘택트 렌즈의 물리적 특성을 평가하기 위해 함수율, 접촉각, 광투과율, 표면의 거칠기를 측정하였으며, 인공눈물을 제조 한 다음 로리 단백질 정량법을 이용하여 단백질의 흡착특성을 평가하였다. 결 과 : 석시닐-키토산이 가교 되어 있는 콘택트렌즈의 경우 석시닐-키토산이 가교되어 있지 않은 대조 군에 비해 단백질 흡착량의 감소를 나타냈으며, 가교한 석시닐-키토산의 분자량이 클수록 단백질 흡착량이 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 석시닐-키토산의 분자량이 클수록 함수율은 증가하고 접촉각은 감소하여 습윤성의 증가를 확인할 수 있었다. 결 론 : 석시닐-키토산을 p(HEMA) 하이드로겔과 상호 침투 가교 하는 방법을 통해 기존의 콘택트렌즈가 가지는 물성을 해치지 않으면서 습윤성이 뛰어나고 단백질의 흡착을 줄일 수 있는 콘택트렌즈 제조가 가능 할 것으로 사료된다.

목적: 하이드로겔 콘택트렌즈에 glycopolymer인 Hyaluronic acid(HA) 및 Alginic acid(AA)를 IPN(interpenetrating polymer network)방법으로 첨가하였을 때 렌즈의 함수율과 단백질 흡착 량의 변화를 알아보고자 한다. 방법: 실험실에서 제조된 하이드로겔 콘택트렌즈를 HA(5g/L)와 AA(5g/L) 각각의 용액에 Polyethylenimine(PEI)(5g/L, in 30% ethanol/70% water) 용액을 섞은 다음 4일 동안 4℃에서 보관하였다. Amide 결합으로 가교시키기 위해 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride(EDC)(5g/L, 30% ethanol in water)용액에서 48시간 동안 유지하 였다. 함수율은 0.9% NaCl 생리 식염수를 사용하여 gravimetric method로 측정하였다. 단백질 흡착은 lysozyme, albumine, globulin이 포함된 인공눈물을 제조하여 시간에 따라 흡착량을 측 정하였으며 HPLC로 정량하였다. Glycopolymer를 첨가한 하이드로겔 콘택트렌즈에서 함수율이 증가하였다. HA의 분자량이 감 소함에 따라 함수율은 다소 증가하였다. AA보다는 HA를 첨가하였을 때 함수율의 증가가 더 크게 나타났다. HA와 AA를 첨가하였을 때 단백질 흡착량은 전체적으로 감소하였다. HA의 분 자량이 증가함에 따라 흡착량이 낮아졌고, 인공눈물에 담궈 놓는 시간이 길어질수록 단백질 흡 착량이 증가하였다. 결론: 표면에 glycopolymer를 하이드로겔 콘택트렌즈에 가교시켰을 때 콘택트렌즈의 pore size가 작아지게 되고 glycopolymer의 비이온성 성질에 의해 단백질 변형이 방지됨에 따라 흡 착이 감소되며 glycopolymer 내의 친수성인 OH group이 많이 존재함에 따라 함수율이 증가한 것으로 추측된다.

목적: Silicone hydrogel contact lens(SiHy)에 생체친화적인 Glycopolymer인 Hyaluronic acid(H.A)와 Alginic acid(A.A)를 Interpenetrating polymer networks(IPN) 방법으로 각각 첨가시켰을 때 함수율과 단백질 흡착에 미치는 영향을 미치는지 살펴보고자 한다. 방법: 중합기인 methacrylate와 친수성기인 –OH기를 포함하는 Multifunctional -Polydimethylsiloxane(M-PDMS)을 신규 합성하여 전체 무게의 10% 만큼 첨가하고 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA), Azobis isobutyronitrile(AIBN), Ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA), N-vinyl-2-pyrrolidone(NVP) 등과 함께 열중합하여 SiHy를 제조하였다. SiHy를 H.A와 A.A를 IPN 방법으로 첨가시키기 위해 SiHy에 10kDa, 40kDa, 100kDa 분자량의 H.A와 15kDa 분자량의 A.A(5g/L, 30% ethanol in water)와 Polyethyleneimine(PEI)(5g/L, 30% ethanol in water)을 1:1로 섞은 용액에 SiHy를 4°C에서 4일 동안 담가둔 후 가교제인 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride(EDC)(5g/L, 30% ethanol in water)에 48시간 동안 담가두었다. 함수율은 SiHy를 90°C에서 6시간동안 건조한 후 측정하였다. 단백질 흡착실험은 lysozyme, albumine, globulin이 포함된 인공눈물에 SiHy를 3~24시간 동안 흡착시킨 후 HPLC를 사용하여 정량하였다. Figure. 1. Schematic representation of silicone contact lens interpenetrated with glycopolymer. Table 1. Water contents and amount of total protein absorbtion of SiHy interpenetrated with H.A or A.A. H.A 및 A.A가 첨가되지 않은 SiHy에 비해 H.A 또는 A.A가 첨가된 SiHy의 함수율이 높게 나 타났으며 단백질 흡착량은 감소하였다. H.A의 분자량 크기가 클수록 12시간 까지는 단백질 흡착량이 줄어들었으며, 24시간 지난 후 에는 분자량에 따른 단백질 흡착량 차이가 없었다. A.A 15kDa 첨가에 따른 SiHy 단백질 흡착량은 H.A 10kDa을 첨가한 경우와 비슷하였다. 결론: H.A와 A.A의 –COOH 작용기와 PEI의 –NH2 작용기가 가교제인 EDC에 의해 amide bonding(-CONH-)를 이루면서 H.A와 A.A가 SiHy에 IPN형식으로 결합되었으며, 친수성(-OH)을 띠는 H.A 및 A.A가 SiHy의 함수율을 증가시킴을 알 수 있다. 또한 SiHy의 표면에 결합되어 있는 친수성을 띠는 비이온성 Glycopolymer의 영향으로 단백질 흡착이 감소된 것으로 생각된다.

목적: 새로운 실리콘 모노머를 사용하여 제조한 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈와 2종류의 시판용 렌즈에 hyaluronan을 첨가한 다음 lysozyme, albumin, globulin 3종류 단백질에 대한 흡착량의 변화를 살펴보고자 한다. 방법: 실험실에서 제조한 렌즈는 HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate, 96%, Junsei)와 TRIM (3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98%, Aldrich) 등의 모노머를 사용하여 cast mould 방법으로 제조하였다. HA(Hyaluronic acid, LifeCore Biomedical) 첨가는 HA 에탄올 용액과 EDC (1-(3-(Dimethylamino)propyl)-3-ethylcarbodiimide methiodide, Aldrich) 용액을 사용하였다. HA의 첨가 전 후 렌즈의 함수율, 광 투과율 등의 물리적 특성 변화와 lysozyme, albumin, globulin이 포함된 인공눈물을 제조하여 48시간 동안 흡착량 변화를 살펴보았다. 각각의 단백질은 HPLC로 정량하였다. 결과: HA가 첨가된 렌즈의 함수율은 첨가 전의 값에 비해 약 10% 증가하였으며, 광 투과율은 큰 변화가 없었다. HA를 첨가한 렌즈에서 시간에 따른 HA의 용출량은 48시간 동안 지수함수 형태로 증가하였다. HA가 첨가되지 않은 렌즈에 비해 HA를 첨가한 모든 렌즈에서 단백질 흡착량이 감소하였으며, 흡착시간이 경과함에 따라 그 감소효과가 크게 줄었다. 단백질의 종류에 따른 흡착량은 lysozyme>globulin>albumin의 순으로 감소하였으며, SHL 렌즈에서 최대 80% 이상 감소하였다. 결 론: Hyaluronan이 첨가된 모든 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈에서 단백질 흡착량이 감소하였다. 실리콘하이드로겔 렌즈에 3종류 단백질의 흡착 특성은 렌즈 표면의 친수성에 가장 크게 영향을 받음을 확인할 수 있었으며, 수소결합이 가능한 hyaluronan의 첨가로 인해 렌즈의 친수성을 증가시키고 이로 인해 단백질의 구조적 변성을 방지하여 단백질 흡착을 억제하는 것으로 생각된다.

수산물 가공시 흘러나오는 폐수 충에 함유되어 있는 수용성 단백질을 chitosan에 흡착시키기 위하여 albumin과 hemoglobin, albumin-myoglobin혼합단백질을 이용하여 chitosan과의 흡착 및 chitosan 제조조건에 따른 흡착효과와 chitosan 의 수용성 단백질 흡착에 미치는 인자를 살펴본 결과는 다음과 같다. Chitosan의 탈아세틸화 조건을 60, 70, 80%로 달리하여 albumin, hemoglobin, albumin-myogloin 혼합용액에 적용했을 때 chitosan의 탈아세틸화도가 높을수록 chitosan과 단백질 사이의 흡착률은 높게 나타났다. 초음파 처리에 의하여 chitosan의 분자략을 변화 시켰을 때 chitosan의 분자량이 작을수록 chitosan과 단백질 사이으 흡착률은 높게 나타났다. pH 변화에 따른 Chitosan과 수용성 단백질 흡착률은 albumin 및 albumin-myoglobin 혼합용액에서는 pH 4.0에서 hemoglobin 용액에서는 pH 7.0에서 흡착률이 높게 나타났다. Chitosan과 수용성단백질과의 흡착에서 반응시간은 albumin 및 albumin-myoglobin 혼합용액에서는 4시간, hemoglobin 용액에서는 3시간까지 흡착률의 증가는 거의 보이지 않았다. 수용성 단백질 용액에 NaCl 농도를 0.1M에서 1.0M로 증가시켜 첨가했을 때 염의 농도가 높을수록 chitosan과 단백질 사이의 흡착이 잘 일어나지 않았다.