목적 : 본 연구에서는 젤라틴 메타크릴레이트(GelMA)를 합성하고 이를 기본 하이드로겔 렌즈 혼합물과 함께 교 반한 후 제조된 렌즈의 물성을 비교 분석하여 고기능성 소재로서의 적용성을 확인하고자 하였다. 방법: 젤라틴 메타크릴레이트(GelMA) 합성에는 젤라틴(A형), 인산완충식염수(Phosphate buffer solution, PBS), methacrylic anhydride(MA)를 사용하였다. 또한, 주재료인 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)와 광 개시제인 2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone(Irgacure 2959), 교차결합제인 ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA)를 각각 사용하였다. 제조된 렌즈의 물성 분석을 위해 광투과도, 굴절률, 함수율, 접촉각을 평가하였다. 결과: GelMA의 합성은 EDS를 통해 확인되었다. 제조된 렌즈의 물성을 측정한 결과, 가시광선 투과도는 91.33~ 71.02%, 굴절률은 1.4383~1.4365, 함수율은 39.08~39.04%, 접촉각은 70.83~70.43°로 나타났으며, GelMA 첨가 비율이 증가할수록 굴절률이 증가하였다. 결론 : GelMA 첨가 시 하이드로겔 렌즈의 함수율과 습윤성에 영향을 미치지 않으면서 굴절률 증가에 효과적이 며 UV-B 및 UV-A 영역을 차단하는 기능을 나타내었다. 따라서 본 연구 결과, GelMA가 첨가된 하이드로겔 소 재는 고굴절률 및 시기능성 렌즈 소재로 다양하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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.

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.

본 연구에서는, 주위 산도나 근적외선과 같은 외부에서 주어지는 자극에 의하여 내부 탑재 약물의 방출을 조절할 수 있는, 자극 응답성 키토산(Cs) 하이드로겔를 합성하고 그것의 특성과 성능을 조사하였다. 우선 Cs와 carbic anhydride의 개 환반응에 의하여 노르보닐(Nb) 작용기가 도입된 Cs 유도체(Cs-Nb) 를 합성하였으며, methyltetrazine-amine과 selenolactone의 반응에 의하여 테트라진 (Tz) 작용기가 양 말단에 도입된 가교제(Se-Tz)를 합성하였다. Cs-Se 하 이드로겔은 CS-Nb와 Se-Tz 사이의 클릭반응에 의하여 빠르게 형성할 수 있었으며, Nb/Tz 반응 몰비 변화로서 가교도를 조절하였다. 하이드로겔의 가교도와 용액의 산도가 낮을수록 하이드로겔의 팽윤도가 높아졌으며, 하이드로겔의 내부구조가 다공성을 가짐을 SEM 단면 분석 결과 확인할 수 있었다. Ciprofloxacin hydrochloride monohydrate 약물을 탑재한 하이드로겔은 pH 5.2의 PBS용액에서 pH 3.7에 비하여 높은 약물 방출을 나타내었다. 또한 근적외선 조사에 의하여 약물 방출을 빠르게 유도할 수 있었다.

목적 : 본 연구는 청색광 차단 콘택트렌즈 제조에 필요한 benzotriazole을 합성하고, 이를 이용하여 제조한 콘 택트렌즈의 광학적, 물리적 성질에 대하여 알아보고자 한다. 방법 : 청색광 차단 화합물인 benzotriazole을 합성 후 HEMA, EGDMA, AIBN을 공중합하여 청색광 차단 콘 택트렌즈를 제조하였다. 그리고 제조한 콘택트렌즈의 특성을 평가하기 위해 광투과율, 청색광 차단율, 함수율을 측 정하였다. 결과 : 제조한 청색광 차단 콘택트렌즈는 대조군으로 제조한 콘택트렌즈에 비해 우수한 청색광과 자외선 차단 성능을 나타냈으며, benzotriazole의 농도가 높을수록 청색광과 자외선 차단 성능이 높아지는 것을 알 수 있었다. 또한 함수율의 경우 대조군과 비교하여 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 결론 : 제조한 청색광 차단 콘택트렌즈는 기존의 콘택트렌즈가 가지는 물성을 해치지 않으면서 자외선 차단성 능이 뛰어나고 청색광을 줄일 수 있는 콘택트렌즈 제조가 가능할 것으로 사료된다.

목적 : 항산화 기능을 가지는 하이드로겔 콘택트렌즈(Hy)를 제조하기 위해 갈릭산(Gallic acid: GA)을 Hy에 상 분리 없이 도입시키는 방법에 관해 연구하고, 갈릭산이 첨가된 렌즈의 물리적 특성 및 항산화 효과를 살펴보고 자 한다. 방법 : 하이드로겔 콘택트렌즈는 실험실에서 열중합방법으로 제조하였다. 갈릭산과의 결합을 위해 사용된 Chitosan(Cs) 은 100~300 kDa(CL), 600~800 kDa(CH) 분자량을 가진 두 종류를 사용하였으며, Hy에 IPN(Interpenetrating polymer network) 방법으로 첨가하였다. 광 투과율은 300~800 nm 파장 범위에서 측정하였으며, 함수율은 중량 법으로 측정하였다. 키토산과 갈릭산 간의 amide bonding은 FT-IR을 이용하여 확인하였으며, 첨가된 갈릭산의 양 은 298 nm에서 측정한 UV 흡광도 값으로 정량하였다. 렌즈의 항산화 효과는 DPPH radical 소거능 분석 방법을 사용하였다. 결과 : 광 투과율은 Hy에서 95%, Hy-CL-GA와 Hy-CH-GA에서 91%를 보였다. 함수율은 Hy에서 50.5±1.2%, Hy-CL-GA에서 52.4±0.7%, Hy-CH-GA에서 55.6±0.6%로 나타났다. 렌즈에 결합된 갈릭산의 양은 Hy-CLGA와 Hy-CH-GA에서 0.30, 0.37 mmol/cm2로 각각 나타났으며, 항산화 효과는 Hy-CL-GA에서 48.23%, Hy- CH-GA에서는 58.32%로 나타나 갈릭산을 첨가한 두 렌즈에서 매우 높은 항산화 기능을 확인할 수 있었다. 결론 : 키토산과 갈릭산을 활용하여 광 투과율과 함수율이 높고 항산화 효과를 가진 기능성 하이드로겔 콘택트 렌즈를 제조하였다. 렌즈에 결합된 갈릭산의 양이 증가함에 따라 함수율과 항산화 효과가 증가하였다. 콘택트렌즈 에 다당류와 폴리페놀류의 화합물을 첨가하는 방법을 제시함으로써 단백질 억제, 습윤성 향상, 항산화 기능 등을 함유한 다 기능성 렌즈 제조에 기여할 것으로 본다.

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.