분리막 기술은 해수담수화, 기체분리 등 산업용 분리 정제 공정을 비롯하여 우리 주변의 생활용품, 의료 및 헬스 케어 제품 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 최근 지속가능한 친환경 분리막 제조 기술 또한 환경오염을 줄이기 위해 연구되고 있으며, 특히 polylactic acid (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS) 등 생분해성 소 재를 활용한 분리막 제조기술이 보고되어 왔다. 기존 분리막 소재와 마찬가지로 생분해성 고분자 소재들 또한 상분리 공정을 통해 다공성 분리막을 제조하는 연구가 이루어지고 있다. 본 총설을 통해 대표적인 생분해성 고분자인 PLA 기반의 상분리 공정을 활용한 분리막 제조 기술 개발 동향을 살펴보고 향후 연구 개발 및 적용 가능성에 대해 고찰해보고자 한다.

본 연구에서는 채소정식을 위한 정식기에 사용하는 생분해성 포트를 개발하기 위하여 생분해성 첨가제의 비율에 따라 포트의 물성 및 식물의 생장 차이를 구명하였다. 본 실험에 사용된 생분해포트의 주원료는 크라프트지와 신문고지였고, 생분해성 포트는 주 배합비에서 내첨첨가제의 함량을 주원료 대비 각 3%, 5%로 제조하였다. 본 실험에서 8주 육묘 후 포트의 물리적 특성과 첨가제에 따른 변화를 알아보기 위해 포트의 인장강도, 두께, 무게 등을 조사하였다. 생분해성 첨가제가 함유된 포트와 일반 PE포트에 식물 생장도 비교하였다. 2주차에서 5주차에는 매주 배추의 생육조사를 진행했고, 5주차에서 8주차에는 고추생육조사를 진행하였다. 식물의 생장은 뿌리신선중(g), 지상부 시선중(g), 옆 장(cm), 옆 폭(cm)등을 측정하였다. 생분해성 포트에서의 식물 생장은 플라스틱 포트에 비해 생육이 저조하게 나타났다. 생분해성 포트의 무게와 두께는 첨가제 함량에 따라 낮은 상관성을 보였지만, 인장강도의 경우 차이를 보여 내첨제의 비율에 따라 생육에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 첨가제는 무게와 두께에는 영향을 미치지 않아 포트의 생분해 능력에는 영향이 없는 것으로 판단된다. 본 연구는 생분해성 식물 포트 개발의 기초자료가 될 것으로 기대된다.

본 연구는 생분해성 용기 개발의 연구성이 대두됨에 따 라서 동물성 재료로 제조한 생분해성 용기의 개발의 목적에 있다. 연구 결과 돈피, 우피, 닭피에 있어서 돈피가 우수한 수율과 단백질 분자량을 가진 것으로 나타났다. 이에 돈피를 이용하여 생분해 용기를 개발하였으며, 단면적 확인 결과 호두 껍질 분말 10%를 첨가한 처리구에서 적은 공극을 보였으며, 호두 껍질 분말 20%를 첨가한 처리구에서 공극의 크기가 큰 것을 확인할 수 있었다. 물성 연구 결과 호두 껍질 분말 10% 처리구가 더 높은 경도를 나타 내었으며, 호두 껍질 분말 20% 처리구가 더 높은 탄력성을 나타내었다. 압축강도는 호두 껍질 분말 20% 처리구가 더 높은 값을 나타내었다. General bacteria, E. coli 연구 결과 모든 일자에서 불검출되어 미생물로부터의 안정성은 더 장기간으로 실험해볼 필요가 있을 것으로 보인다. 또한 높은 항균 능력과 생분해능의 결과를 보여 저장 기간의 안정성이 높은 용기의 개발과 환경의 영향을 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 돈피 젤라틴에 난각과 호두 껍질 분말을 넣어 제조한 생분해성 용기의 개발의 기초 데이터로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

생분해성 스텐트는 인체 장기 내에 삽입 후 제거할 필요가 없다는 매우 매력적인 장점이 있다. 이로 인해 오래 전부터 시장성 및 성공을 염두에 두고 인체 장기별로 여러 가지 생분해성 물질들을 이용한 생분해성 스텐트들이 개발 및 인체 적용이 지속되어 왔다. 소화관 영역에서는 식도 양성 협착을 처음 적응증으로 하여 인체 연구가 시작이 되었으며, 현재는 여러 한계점을 극복하고 양성 담도 협착 및 양성 췌관 협착에도 시도가 되고 있다. 하지만 생분해성 물질이 분해되는 시간을 적절히 조절하면서 확장력을 높게 유지하기 위해서는 원사의 두께를 일정한 두께로 유지할 수밖에 없기 때문에 해결해야 할 문제점들이 적지 않다. 본고에서는 기존 생분해성 스텐트들과 관련된 이슈들 또는 치료 성적들을 인체 장기별로 알아보고자 하였으며, 생분해성 스텐트 개발과 관련된 기초적인 사항들에 대한 개념들 및 해결해야 할 문제점들을 논하였다.

The objective of this study was to estimate physical properties and fishing performances of net twine with improved PBS copolymer resin (Bio-new), the existing PBS/PBAT blending resin (Bio-old) and commercial Nylon (Nylon). The tensile strength of Bio-new monofilament was equal to Bio-old and the elongation of Bio-new was about 6 % higher than that of Bio-old in wet condition. The physical properties tests were carried out to estimate breaking load and stiffness in dry and wet conditions, respectively. In the results, the breaking load of Nylon netting was the highest whereas the elongation of Bio-new was 1.4 times higher than that of Nylon netting in wet condition. The breaking load of Bio-old netting was about 9.2 % higher than that of Bio-new netting. However, the elongation of the Bio-new netting was about 3% higher than that of Bio-old. The stiffness of the Bio-new compared to Bio-old was improved about 34 % in dry condition and about 32 % in wet condition. The filed experiments of the fishing performance were conducted with three kinds of drift nets with different netting materials in the coastal sea of Jeju. The each experimental drift net made of different materials showed the similar fishing performance. Bio-old drift net yielded less catches of small sized yellow croaker than other drift nets. The netting materials affected the fishing performance and length distribution of catches in the drift nets.

막유화(membrane emulsification, ME)는 SPG 막과 같이 균일한 크기의 세공을 갖는 막을 사용하여 좁은 입도분 포의 에멀젼을 제조하는 기술이다. 본 연구에서는 막유화법으로 형성시킨 다중 에멀젼을 사용하여 폴리카프로락톤(PCL) 마 이크로캡슐의 제조를 연구하였다. 먼저 초음파 유화기로 W1/O 단일 에멀젼을 제조한 후, premix 막유화를 적용하여 W1/O/W2 다중 에멀젼을 형성시킨 후 용매 증발을 통해 모델 약물인 BSA가 담지된 PCL 마이크로캡슐을 제조하였다. 연속상 에 대한 분산상의 비율(D/C ratio), PCL 농도, 유화제 농도, 모델 약물의 농도, 막간 압력차 등 막유화 변수가 제조된 마이크 로캡슐의 입경과 입도 분포에 미치는 영향을 실험하였다. Premix-ME를 적용하여 평균 입경 5~6 μm의 균일한 크기를 갖는 모델 약물 BSA의 함침량이 약 26%인 다중 코어형 PCL 마이크로캡슐을 제조할 수 있었다.

The membrane emulsification (ME) is a technology for producing emulsions with narrow size distribution by using the well-defined porous membranes such as the SPG membrane. In this work, the preparation of polycaprolactone (PCL) microcapsules by using the multiple emulsion membrane emulsification method was studied. After the making of W1/O single emulsions by sonication, then W1/O/W2 multiple emulsions were prepared by ME method. The effects of various parameters such as the ratio of disperse/continuous phase (D/C ratio), the contents of PCL, emulsifier and model drug and the transmembrane pressure on the size and distribution of PCL microcapsules were investigated. The uniform PCL microcapsules with about 5～6 μm of mean size were obtained. The model drug (BSA) release properties of the obtained PCL microcapsules also were tested.

목적: 기존의 전안부에 떨어뜨리는 topical agents 방식은 후안부의 망막 신생혈관 질환에 대해 효과적인 치료제 전달 방식이 될 수 없다. 우리는 Alginate를 사용하여 생분해성을 가지고, 보다 적은 횟수의 주입술과 철 나노입자로인해 선택적으로 약물을 방출 할 수 있어, 직접적이고 효과적인 망막변성 질환을 치료할 수 있는 Ferrogel 이식체(Fe3O4-RGD – Alginate)를 고안하였다. Alginate는 그 자체의 특성 때문에 gel 형성시 자연적으로 nano size기공이 형성된다. 우리는 손상이 적고 형태를 유지하며 건조 할 수 있는 CO2 초임계 건조 장치(Critical Point Dryer)를 사용하여 기존의 얼음의 결정을 이용한 macro-porous ferrogel의 기공사이즈를 nano scale로 조절하였다. 이에 따라 Ferrogel의 세포부착성과 약물 로딩/방출에 관련된 기공 크기의 조절, 유사 환경을 조성하기 위한 인공 유리체 합성과 dish를 제작하여 약물방출에 관한 in vitro 실험 모델을 연구하였다. 방법: Sodium alginate와 세포부착 RGD- peptide를 합성하기 위해, Alginate 0.1 g에 MES buffer 5 ml,EDC 5 mg, sulfo-NHS 2.8 mg, RGD-peptide 100μg를 균질하게 섞고, 동결건조 시켰다. Ferrogel을 제작하기 위해 MES buffer(pH 6)에 RGD-peptide가 결합된 Sodium Alginate(SA-R) 1wt%와 가교 결합제인 Adipic acid dihydrazide 5mM, Fe3o4 nano –particle 13wt%, HOBt hydrate, EDC를 균질하게 섞어주었다. 그 후, 즉시 틀에 넣고 2시간 동안 굳혀준다. 굳혀진 Gel의 잔류시약을 제거하기 위해 대용량의 삼차증류수에 2일 동안 넣어 두었다. 그런 다음, macro–porous의 기공을 만들기 위해 –20℃에 얼린 후, 동결건조 시켰고, nano- porous의 기공을 만들기 위해, 잔류시약 제거 후, 초임계 건조 장치를 이용해 말렸다. 인공유리체를 만들기 위해 PBS, Hyaluronic acid(HA 1wt%), triethylamin, glycidyl methacrylate, tetrabutylammonium bromide를 순차적으로 섞고 , 광 개시제 Irgacure 2959와 N-vinyl-pyrrolidinone을 넣어 고안한 몰드에 UV light( 250~450nm)를 30분 동안 노출시키고 PBS로 2일 동안 투석 시켰다. Alginate의 RGD부착 유무를 Ninhydrin assay와 H-NMR로 확인하고, gel 상태에서 counting방법으로 세포부착 성을 평가하였다. Ferrogel의 기공성 평가를 위해 주사전자현미경 (SEM)을 사용하였고, 인공유리체의 합성을 H-NMR과 육안으로 평가하였다. 결과: SA-R의 Ninhydrin assay에서 RGD-peptide 양이 10ug, 100ug 중에 100ug일 때 흡 광도가 더 높게 나타났고, H-NMR에서 SA에 부착된 NH2-resonance(6.8~7.2ppm picks) 를 확인 할 수 있었다. SA-R의 세포부착성에서 SA보다 약 11배 더 부착이 된 것을 확인 할 수 있었다. 또한 macro–기공의 평균 장축 사이즈는 510㎛, nano-기공의 평균장축 사이즈는 97nm로 나타났다. H-NMR에서 인공유리체의 Hyaluronic acid에 Vinyl group의 접합 (picks :5.7, 6.2 ppm)을 확인 할 수 있었고, uv 합성 후, gel 형태를 유지함을 관찰 할 수 있었다. 결론: 세포부착성을 높이기 위해 SA-R의 RGD-peptide의 양이 100ug이 보다 적합하다 고려된다. 또한 nano–porous한 ferrogel을 만들기 위한 방법으로 초임계 건조 방법이 적합한 것으로 생각된다. 약물 로딩된 ferroegl의 in vitro 약물실험 모델로써 인공유리체의 합성과 특정 몰드에 대한 적합한 성형성을 확인 할 수 있었다. 앞서 인공유리체의 MTT실험을 거쳐, 세포를 seeding하여, 세포부착성을 가지는 ferrogel을 부착시킨 후, 자기장에 따른 약물 방출을 실험이 가능할 것으로 사료된다.

난지형 마늘 재배시 잡초발생 억제와 친환경 방제기술을 개발하기 위하여 생분해성 필름을 이용한 멀칭재배효과를 구명하고자 수행하였다. 멀칭 필름의 투광률은 흑색 PE 필름은 1.1%, 녹색 PE 필름은 26.1%, 투명 PE 필름은 86.1%, 생분해성 필름은 75.4%로 흑색 PE 필름의 경우 대부분의 광이 투과되지 못하였지만 녹색 PE 필름은 일부 광이 투과되었고 생분해성 필름과 투명 PE 필름은 투광률이 높았다. 지온은 무멀칭구에 비해 멀칭구가 높았고 투명 PE 필름, 생분해성 필름이 가장 높게 나타났다. 초장과 구중에서도 지온이 높게 유지되었던 멀칭구가 높았고 투명 PE 필름, 생분해성 필름이 가장 높았다. 멀칭재료별 소실상태는 멀칭 7개월까지 비닐 및 부직포멀칭구는 외관상 크게 소실되는 것을 없었으나, 생분해필름은 멀칭 5개월 이후 필름표면에 가로로 미세한 줄이 나타났고 쉽게 찢어지는 것을 볼 수 있었다.

The heat treatment machine based on immersion was developed to reduce temperature difference during netting process and appraised it performance compared current heat treatment machine using high pressure. It was also reviewed the optimum heat treatment procedures for PBSAT monofilament net in accordance with the immersion time and temperature. The procedure was based on physical measurement such as breaking load, elongation and angle of the mesh for PBSAT monofilament. The water temperature gap of the treatment machine based on immersion was less than 1°C. and the energy consumption was also increased in high temperature condition. It was identified that the optimum temperature was 75°C and its optimum processing time was between 15 minutes and 20 minutes to get qualified physical properties.