목적: Hyaluronic acid(HA)와 dopamine(DP)을 활용한 항산화 기능 하이드로겔 콘택트렌즈 (HCL)를 개발하고자 한다. 방법: 실험실에서 제조한 HCL에 Interpenetrating polymer network(IPN) 방법을 이용하여 분자량이 다른 두 종류의 HA(J&D CHEM, 10kDa(HCL-HA10), 100kDa(HCL-HA100))를 각각 첨가 시켰다. HA가 첨가된 HCL렌즈(HCL-HA)에 일정량의 dopamine(DP, Sigma Aldrich)을 첨가한 후 4℃ 진탕기에서 3일간 흔들어주며 유지하였다. 광투과율은 UV-Visible spectrophotometer(SHIMADZU, UV-165 PC)를 이용하여 300~800 nm 범위에서 측정하였으 며, 함수율은 0.9% NaCl 생리 식염수를 사용하여 gravimetric method로 측정하였다. 렌즈에 결합된 DP는 298nm에서 UV 흡광도를 측정하여 정량하였다. 렌즈의 항산화 효과는 ABTS(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)) radical 소거능 분석 방법을 이용하여 측정하였다. 결과: 광투과율은 HCL과 HA가 첨가된 렌즈(HA10, HA100) 모두에서 90% 이상으로 나타났다. 함수율은 HCL에서 45%로 나타났으며, HA가 첨가된 렌즈에서는 HCL보다 모두 5% 이상 증가 하였다. 렌즈 표면에 결합된 DP의 양은 HCL-HA10-DP과 HCL-HA100-DP에서 0.056, 0.082 mmol/cm2 이었다. 항산화 효과는 HCL과 DP 첨가 전인 HCL-HA 렌즈에서는 관찰할 수 없었다. 반면, DP가 첨가된 HCL-HA10-DP과 HCL-HA100-DP 렌즈에서는 41.10%와 57.21%로 각각 나타나 매우 높은 항산화 효과를 보유함을 확인할 수 있었다. 결론: 하이드로겔 콘택트렌즈(HCL)에 고분자인 HA를 첨가한 후에도 90% 이상의 광투과율을 나타낸 것은 IPN 방법이 고분자 첨가에 효과적임을 확인할 수 있었다. 또한 첨가된 HA에 포함된 다수의 비이온성 하이드록실기(hydroxyl group)에 의해 콘택트렌즈의 함수율이 증가한 것으 로 생각된다. 도파민이 결합된 콘택트렌즈에서 높은 항산화효과를 확인할 수 있었으며, HA와 아마이드(amide) 결합이 더 많이 일어나는 HCL-HA100-DP에서 더 높은 항산화 효과를 나타낸 것으로 생각된다.

목적: 플라스틱 안경렌즈의 코팅막이 최초 균열되는 시점과 시간이 지남에 따라 진행되는 균열의 양상을 관찰하고자 한다. 방법: 하드 코팅, 멀티 코팅이 된 동일한 굴절력(Sph-3.00 D)에 상이한 굴절률(n=1.56, n=1.60, n=1.67)을 가진 플라스틱 안경렌즈를 각 5장씩 사용하였다. 사우나나 찜질방에 입장하는 경우를 가정하여 그에 해당하는 온도(건식 사우나–80~100℃, 찜질방–50~90℃) 중 90℃를 선택하여 전기오븐으로 구현한 후 2, 4, 7, 10분간 넣어두었다. 지정 시간이 경과 한 후 세극등 현미경(SL-2F, Topcon, Japan)을 통해 안경렌즈 표면의 균열을 관찰하고, 분광광도계(Genova nano, Jenway, UK)를 사용하여 각 안경렌즈의 광투과율을 가시광선 범위인 380 ㎚~780 ㎚ 범위에서 측정하였다. 시간에 따라 굴절률에 따른 코팅막의 상태를 비교하였다. 결과: 2분 이내에 코팅막의 균열이 발생하였으며, 시간이 지날수록 균열이 심해졌다. 코팅 막 균열의 양상과 정도를 살펴본 결과 굴절률의 차이, 혹은 렌즈 재질의 차이로 인한 유의미한 결과값은 나오지 않았다. 고온 환경 하에 놓인 시간이 길어질수록 코팅막의 균열이 심해졌고 광투과율도 감소하였다. 광투과율 감소폭을 살펴본 결과 굴절률의 차이, 혹은 렌즈 재질의 차이로 인한 유의미한 결과값은 나오지 않았다. 실험 전의 안경렌즈와 비교해 본 바, 모든 파장에서 균일하게 광투과율이 감소한 것을 알 수 있다. 결론: 사우나나 찜질방 등의 고온의 환경이 안경렌즈 코팅에 치명적인 영향을 미친다는 것을 알게 되었다. 코팅막에 균열이 생김으로써 안경렌즈의 광학적 특성이 저하되고 미관상으로도 보기 좋지 않게 되었다. 본 연구가 고온이 안경렌즈 코팅막에 미치는 영향에 대한 자료로 활용되어, 안경 관리에 대한 착용자의 주의 사항을 인식 시켜 렌즈의 사용 기한을 연장하는데 도움이 되었으면 한다.

목적: 하이드로겔 콘택트렌즈에 HA(Hyaluronic acid)를 IPN(interpenetrating polymer network) 방법과 화학적 공유결합(terpolymerization) 방법으로 첨가한 후 하이드로겔 콘택트렌즈의 함수 율과 광투과율을 비교해보고자 한다. 방법: HA의 첨가는 제조된 콘택트렌즈에 IPN 방식으로 HA를 첨가하는 방법과 콘택트렌즈 제 조에 사용되는 HEMA 모노머에 methacrylate가 결합된 mHA를 합성시키는 화학적 공유결합 (terpolymerization) 방법을 사용하여 각각 제조하였다. 광투과율은 300~800 nm 범위에서 UV-Visible spectrophotometer(SHIMADZU, UV-165 PC)를 이용하여 측정하였으며, 함수율은 0.9% NaCl 생리 식염수를 사용하여 gravimetric method로 측정하였다. 결과: 두 방법에 의해 HA를 첨가한 콘택트렌즈의 광투과율은 모두 90% 이상의 투과율을 나타 내었다. 함수율은 HA를 첨가하기 전(52.68%)보다 첨가한 후(57.60~60.88%)에 약간 증가하는 경향을 보였으며 공유결합을 이용한 방법보다 IPN을 이용한 방법의 함수율 증가가 조금 더 높 게 나타났다. 결론: HA를 첨가한 콘택트렌즈에서 90%가 넘는 광투과율이 나타난 것은 HA와 콘택트렌즈 모 노머와의 결합이 상분리 없이 잘 이루어졌기 때문인 것으로 여겨지며, HA의 화학구조에 하이 드록실기(hydroxyl group)가 다수 포함되어 있어 함수율이 증가되는 것으로 여겨진다. mHA가 콘택트렌즈 내부에 분포되는 공유결합 방법에 비해 IPN에 의한 HA의 첨가 방법은 렌즈 표면 에 HA가 많이 존재하여 함수율의 증가 효과가 더 높게 나타난 것으로 여겨진다.

목적: 새로 합성한 silicone monomer인 3-[Tris(vinyldimethylsiloxy)silyl]propyl methacrylate(V-TRIS)를 이용하여 제조한 Silicone hydrogel contact lens(SiHy)와 제조 과정 에서 에탄올을 첨가하여 만든 SiHy의 광투과율과 함수율에 대해 살펴보고자 한다. 방법: 3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate와 chlorodimethylvinylsilane을 반응하여 Silicone을 4개 함유하는 V-TRIS를 합성하였다. Figure. 1. Reaction scheme for the synthesis of V-TRIS. V-TRIS를 전체 무게의 10%, 20% 만큼 첨가하고 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA), Azobis isobutyronitrile(AIBN), Ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA), N-vinyl-2 -pyrrolidone(NVP) 등과 열중합하여 SiHy를 제조하였다. 에탄올은 전체무게의 15%를 첨가하 였다. 제조된 SiHy는 증류수에 24시간 동안 담가둔 후 함수율을 측정하였으며, 파장 400~1100nm 범위에서 UV spectrophotometer(JENWAY, Genova Nano)를 이용하여 광투과 율을 측정하였다. 결과: Table 1. Optical Transmittance and water contents of SiHy with ethanol dilution. V-TRIS를 이용한 SiHy의 함수율은 32~35% 정도로 나타났다. SiHy 제조과정에서 에탄올을 첨가한 경우 광투과율과 함수율이 각각 증가하였다. 결론: 친수성인 HEMA와 소수성인 silicone monomer, V-TRIS가 서로 잘 섞이지 않아 상분리 현상이 발생한다. 이로 인해 SiHy의 광투과율이 낮아지게 되는데 친수성 및 소수성 물질에 동시에 잘 섞이는 알콜기를 포함하는 에탄올을 첨가함으로서 HEMA와 V-TRIS가 상분리 현상 없이 잘 섞이게 되어 광학적으로 투명한 SiHy를 얻을 수 있다.

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.