Abstract Purpose : In this study, α-Lipoic acid and pyridine were added to hydrogel materials and silicone hydrogel materials, respectively, to manufacture contact lens to evaluate changes in physical properties. Methods : N,N-Dimethylacrylamide (DMA), 2,2'-Azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN), an initiator, and Ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), crosslinking agent, were used basic mixing ratio, and hydrogel materials were prepared by thermopolymerization at 100°C for 1 hour based on 2-Hydroxyethyl methacrylate (HEMA). Silicone hydrogel materials were prepared by thermopolymerization at 130°C for 2 hours based on Silicone monomer (SID). The properties of contact lenses were evaluated by adding 0.05% of 3-hydroxypyridine N-oxide and (R)-(+)-α-Lipoic acid by ratio to each material. Results : A lens manufactured by adding alpha lipoic acid to silicone hydrogel materials showed a tendency to increase wettability and decrease refractive index. A lens manufactured by adding pyridine to silicone hydrogel materials showed UV-A blocking ability, and the refractive index tended to increase. In addition, a contact lens manufactured by adding alpha lipoic acid and pyridine together showed antimicrobial properties, reduced surface roughness, and increased wettability and oxygen permeability according to the ratio of alpha lipoic acid addition. Conclusion : It is judged that alpha lipoic acid and pyridine are expected to improve wettability and oxygen permeability of the lens and to be used as contact lens materials with antibacterial properties. Key words : Alpha lipoic acid, Antimicrobial, Oxygen permeability, Pyridine, Wettability

Abstract Purpose : This study analyzed physical properties using 1,6-Hexanediol diacrylate (HDDA) as an additive to improve functionality of hydrogel lens such as durability. It was checked whether HDDA can be applied as a crosslinking agent in place of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA). Methods : Polymerization used thermal polymerization and photopolymerization methods, and HDDA was added to each polymerization method at a ratio of 1∼20%. Optical and physical characteristics of the manufactured lens were evaluated by measuring spectral transmittance, refractive index, water content, tensile strength, contact angle, and AFM. Results : Regardless of the polymerization method, the tensile strength ranged from 0.232~0.408 kgf/mm2 in thermal polymerization and from 0.146~0.429 kgf/mm2 depending on the addition ratio of HDDA. In addition, as a result of using HDDA instead of EGDMA, it was confirmed that the physical characteristics of the lens were similar to that of EGDMA, and in the case of tensile strength, HDDA was much improved. Conclusion : HDDA has been shown to be effective in improving the functionality of hydrogel lens and to improve stability and durability. In addition, it is believed that it can be used in various ways as an ophthalmic material as well as a photopolymerization crosslinking agent. Key words : Crosslinking agent, Tensile strength, 1,6-Hexanediol diacrylate, Hydrogel lens

폴리에틸렌 글라이콜 다이아크릴레이트 (polyethylene glycol diacrylate, PEGDA) 하이드로젤을 정삼투 (forward osmosis, FO) 분리막의 지지체로 사용하여 고성능의 FO 분리막을 제조하였다. 친수성의 PEGDA를 자외선 조사를 통한 중합 과 그에 따른 상분리를 이용하여 다공성으로 구조화하였고, 매우 높은 친수성을 가진 하이드로젤 지지체를 얻을 수 있었다. 제조된 친수성 PEGDA 지지체 위에 높은 수투과도와 염 선택도를 확보하기 위해서 일반적인 계면중합 방식이 아닌 톨루엔 을 유기 용매로 사용한 계면중합 방식(TIP)으로 선택층을 도입하였다. 제조된 PEGDA 지지체 기반 분리막은 1.0 M NaCl 유 도 용액과 증류수 유입수를 통한 FO 성능 측정에서 상용 HTI 분리막들에 비해서 매우 높은 수투과도와 낮은 염 선택도를 나 타내었다. 본 연구를 통해, 기존의 소수성 지지체를 추가적으로 개질하는 방식이 아닌 새로운 물질과 제조방식을 사용한 FO 지지체의 가능성을 제시하고자 한다.

Nuclear weapon generates huge amount of radioactive fallout which is extremely dangerous. The fallout gradually falls to the ground and then covers every surface in city and nature. A hydrogel decontamination medium has been developed to clean the surface polluted by the fallout. The hydrogel is soluble in water so the used hydrogel can be simply removed from the surface by washing. However, significant amount of waste water, containing the radioactive fallout, is generated with this process. In this respect, it is necessary to secure alternative technical options for the used hydrogel recovery. In this study, a steam-suction process was suggested for the used hydrogel recovery. Contaminated stainless steel surface, with fixed simulated fallout particles, was prepared for test. The simulated fallout particles were obtained by high-temperature treatment of a mixture of natural soil, used concrete, and Fe2O3. The hydrogel, composed of poly-vinyl alcohol and borax, was spread onto the contaminated stainless steel surface. The hydrogel was soft at first and it gradually becomes rigid with time. The used hydrogel was recovered by suction with a simultaneous steam spraying to soften the rigid gel. As a result, the clean surface of the stainless steel without the simulated fallout particles was obtained, showing the feasibility of this technique for the used hydrogel recovery.

The physical and antibacterial properties of ophthalmic lenses fabricated by copolymerization with hydrogel monomers using two types of graphene were measured, and their usability as contact lens materials was analyzed. For polymerization, silicone monomers, including SID-OH, 3-(methacryloxy)propyl tris(trimethylsiloxy)silane, and decamethylcyclopentasiloxane, were used, and N,N-dimethylacetamide, ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent, and azobisisobutyronitrile as an initiator were added. Also, graphene oxide nanoparticle (GON) and graphene nanoplate (GNP) were used as an additive, and the physical properties of the lenses fabricated after copolymerization were evaluated. The fabricated lenses satisfied the basic physical properties of general hydrogel contact lenses and showed the characteristics of lenses with high water content, and the disadvantage of very weak durability, due to low tensile strength. However, it was confirmed that the tensile strength and antibacterial properties were greatly improved by adding GON and GNP. With GON, the oxygen permeability and refractive index of the fabricated lenses were slightly improved. Therefore, it was determined that the graphene materials used in this study can be used in various ways as a contact lens material.

목적 : 반응성 청색광차단 염료를 하이드로겔 콘택트렌즈에 화학적으로 고정시켰고, 제조된 콘택트렌즈의 청색 광차단 기능의 분석 및 첨가된 염료를 정량하고자 한다. 방법 : Vinyl sulfone-기반의 반응성 염료인 Reactive Orange 16 Dye를 다량의 알콜 작용기를 함유하는 하 이드로겔 콘택트렌즈에 화학적으로 결합시켰다. 콘택트렌즈의 청색광차단 특성 및 염료의 정량은 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 확인하였다. 결과 : 청색광차단기능의 Reactive Orange 16 Dye가 성공적으로 하이드로겔 콘택트렌즈에 결합되었다. UV-vis spectra 분석을 통해 염료를 함유한 콘택트렌즈들이 우수한 청색광차단 기능을 보임을 확인하였다. Beer-Lambert의 법칙을 이용하여, 콘택트렌즈에 첨가된 Reactive Orange 16 Dye를 정량하였으며, 반응 염료 의 농도 조절을 통해, 콘택트렌즈의 청색광차단율을 조절할 수 있었다. 결론 : 본 연구에서는 청색광차단 기능의 반응성 염료를 하이드로겔 콘택트렌즈에 화학적 결합을 통해 고정시 키고, 청색광차단 기능을 분석하였다. 화학적 반응에서 청색광차단 염료의 농도가 증가할수록, 380~500 nm 사 이의 청색광 파장 영역에서의 차단 세기와 첨가된 염료의 양이 같이 증가함을 확인하였다. 대량생산이 가능한 청 색광차단 콘택트렌즈의 개발은 기능성 안광학의료기기 개발에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

목적: 상분리가 일어나지 않는 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈(silicone hydrogel contact lens, SH-CL) 제조에 적합한 실리콘 모노머의 구조를 알아보고자 한다. 방법 : HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate)와 세 종류의 실리콘 모노머, TRIM[3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, Aldrich], TEMA[2-(trimethylsilyloxy)ethyl methacrylate, TCI], TMMA[(trimethylsilyl) methacrylate, Aldrich]를 활용하여 완전몰드로 SH-CL를 제조하였다. 함수율과 UV-VIS spectrophotomter 를 이용한 광투과율, TGA 분석을 통한 열적안정성 등의 물리적 특성과 FT-IR 분석을 통한 화학적 특성을 알아 보았다. 결과 : 동일한 양의 TRIM, TEMA, TMMA를 사용하여 제작한 SH-CL의 광투과율은 각각 92%, 86%, 80%로 측정되었으며, 함수율은 TRIM을 사용한 SH-CL에서 39.3%로 가장 높게 나타났다. FT-IR 분석 결과 세 종류의 SH-CL 모두 silicone monomer와 HEMA의 중합반응이 잘 이루어졌음을 확인할 수 있었고, TGA 분석을 통해 TRIM monomer의 sol-gel 반응 유무를 확인할 수 있었다. 결론 : Sol-gel 반응에 적합한 구조를 가지고 있어 상분리가 일어나지 않아 투명하고, Si에 극성 작용기인 methoxy기가 연결되어 있는 TRIM monomer가 SH-CL 제조에 적합한 구조임을 확인할 수 있었다.

In this study, lenses are fabricated using various nanomaterials as additives to a silicone polymer made with an optimum mixing ratio and short polymerization time. In addition, PVP is added at a ratio of 1% to investigate the physical properties according to the degree of dispersion, and the compatibility with hydrophobic silicone and the possibility of application as a functional lens material are confirmed. The main materials are SIU as a silicone monomer, DMA, a hydrophilic copolymer, EGDMA as a crosslinking agent, and 2H2M as a photoinitiator. Holmium (III) oxide, Europium (III) oxide, aluminum oxide, and PVP are used. When Holmium (III) oxide and Europium (III) oxide are added based on the Ref sample, the characteristics of the lens tend to be similar overall, and the aluminum oxide shows a tendency slightly different from the previous two oxides. This material can be used as a silicone lens material with various nano oxides and polyvinylpyrrolidone (PVP) acting as a dispersant.

목적 : 본 연구는 Polydimethylsiloxane(PDMS)를 기반으로 다양한 첨가제를 사용하여 고 기능성 안 의료용 고분자를 제조한 후, 제조된 렌즈 표면에 생체적합성 및 습윤성이 우수한 collagen을 코팅하여 물성을 비교 분석 하였다. 방법 : 렌즈 제조를 위해 PDMS와 친수성 모노머인 N,N-dimethylacrylamide(DMA), 2-Hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 주재료로 사용하였으며, 교차결합제인 Ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA)와 열 개시제인 Azobisisobutyronitrile(AIBN)을 사용하였다. 또한 기능성 첨가제로는 1,3-Bis(3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane(TMDS), Polyvinylpyrrolidone(PVP), 2-(Trifluoromethyl)styrene 및 collagen을 사 용하였다. 제조된 렌즈의 물성 평가를 위해 광투과율, 굴절률, 함수율, 산소투과율 그리고 인장강도를 각각 측정하였으 며, 접촉각 측정을 통해 습윤성을 평가하였다. 결과 : TMDS의 첨가비율에 따라 렌즈의 산소투과율은 약 28~45 ×10⁻¹¹(cm²/sec)(mlO²/ml×mmHg)으로 나타내었으며, PVP 및 2-(Trifluoromethyl)styrene가 첨가된 렌즈의 습윤성 및 인장강도는 56~46° 그리고 0.11~0.17 kgf/mm² 의 범위로 각각 나타났다. 다양한 첨가제를 사용함으로써 제조된 렌즈의 기능성이 향상되었 으며, 특히 콜라겐 첨가제의 사용은 하이드로겔 표면의 접촉각을 매우 감소시켜 우수한 습윤성을 가지는 것으로 나타났다. 결론 : TMDS, PVP 그리고 2-(Trifluoromethyl)styrene은 실리콘 하이드로겔 렌즈의 기능성 향상에 효과적 이며, 첨가제로서의 collagen 사용은 렌즈의 습윤성을 향상시키는 것으로 나타나 본 연구에서 사용된 재료는 안의 료용으로 다양하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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.

온도, pH, 빛 및 힘 등의 외부 자극에 반응하여 그 구조나 물리 화학적 특성이 변화 가능한 자극 감응형 하이드로젤에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 응력 감응형 분자인 스피로 피란을 사용하여 응력 및 pH 감응형 하이드로젤을 제조하였다. 먼저, 폴리에틸렌 다이아크릴레이트 (PEGDA)를 스피로피란 분자 양 끝에 접목시켜, 수용액에 쉽게 용해될 뿐만 아니라 하이드로젤 가교제 역할이 가능한 아령모양(PEG-spiropyran-PEG)의 SP-PEGDA 분자를 합성하였다. 이렇게 합성한 SP-PEGDA로 가교된 하이드로젤은 팽윤에 의해 발생하는 내부 응력에 의해 노란색의 스피로피란(SP) 분자를 보라색의 메로사인(MC) 형태로 변환시켰다. 또한 pH에 따라 양성화된 메로사인(MCH) 형태로 변환 하여 팽윤과 수축을 시각화 하였다.