Development of biodegradable and fast curable elastomer for 3D-fabrication

국문 초록 (Abstract)

생분해성 고분자는 조직 재생과 약물 전달과 같은 생명공학 분야에서 잠재력이 있는 재료이다. 그러나 기존의 생분해성 고분자는 기계적 물성이 좋지 않거나, 생체 적합성이 떨어지는 경우가 많아 생체재료로서 제한이 있다. 또한 제작과정이 복잡하거나, 반응조건이 harsh하여 생체재료에 적용하는데 애로사항이 있다. 따라서 조직공학과 생체재료에 적용하기 위해 기계적강도, 생분해성, 생체적합성을 갖춤과 동시에, 빠르게 경화되어 제작할 수 있는 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 연구에서는 생분해가 가능하고 생체 적합하며 탄성을 띄는 polyester인 PPS[poly(pentaerythritol-sebacate)]를 축합중합을 통해 합성하였고, 이에 추가적으로 빠른 경화시간을 갖는 고분자인 PPSA[poly(pentaerythritol-sebacate)-acrylate]를 PPS pre-polymer에 acryl group을 도입함으로서 합성하였다. 합성된 고분자는 좋은 물성과 탄성, 생체적합성 및 생분해성을 가졌다. 이에 추가적으로 PPSA는 5분 내로 흐름성이 없이 경화될 수 있는 fast curable한 재료로 개선되었다.
이렇게 합성된 탄성체는 조직공학과 생명공학 분야에서 잠재성이 크다. 나아가 합성된 고분자의 탄성은 체내의 dynamic한 환경에서 brittle한 재료보다는 유연하게, soft한 재료보다는 강인하다는 장점으로 조직 재생용 스캐폴드로서 가능성이 있다. 또한 PPSA는 짧은 경화 시간으로 형태를 유지하며 경화되므로 최근 활발히 연구되고있는 3D-printing의 소재로서 후보가 될 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제2장 이론 3
• 2-1. 생체 재료(Biomaterials) 3
• 2-2. 생분해성 탄성체 5
• 2-3. Photocurable한 생분해성 생체재료 8
• 2-4. 3D printing of biomaterials for scaffolds 10
• 제3장 실험 12
• 3-1. 시약 12
• 3-2. 생분해성 탄성체의 합성 13
• 3-2-1. Poly(pentaerythritol-sebacate) pre-polymer의 중합 13
• 3-2-2. Poly(pentaerythritol-sebacate) pre-polymer의 열경화 14
• 3-2-3. Poly(pentaerythritol-sebacate)-acrylate의 합성 14
• 3-2-4. Poly(pentaerythritol-sebacate)-acrylate의 광경화 15
• 3-3. 분석기기 및 분석 방법 16
• 3-3-1. 고분자 분자량 측정(GPC) 16
• 3-3-2. 구조 분석(1HNMR, FT-IR) 16
• 3-3-3. 열분석(DSC) 17
• 3-3-4. 열분석(DSC) 18
• 3-3-5. 팽윤 특성(Swelling ratio) 19
• 3-4. 고분자의 생체 적합성 20
• 3-4-1. 세포독성 테스트(MTT assay) 20
• 3-4-2. 분해 거동(In vitro degradation) 21
• 제4장 결과 및 고찰 22
• 4-1. 생분해성 탄성체의 합성 22
• 4-1-1. Poly(pentaerythritol-sebacate)의 합성 22
• 4-1-2. 중합시간에 따른 분자량의 증가 23
• 4-1-3. Poly(pentaerythritol-sebacate)-acrylate의 합성 및 광경화 24
• 4-1-4. 고분자의 구조분석(1HNMR, FT-IR) 26
• 4-2. 고분자의 특성 28
• 4-2-1. Differential scanning calorimetry(DSC) 28
• 4-2-2. Thermogravimetric analysis(TGA) 32
• 4-2-3. 기계적 특성(UTM, DMA) 33
• 4-2-4. 팽윤 특성(Swelling test) 34
• 4-3. 고분자의 생체적합성 36
• 4-3-1. 세포독성 테스트(MTT assay) 36
• 4-3-2. 분해 거동(in vitro degradation) 38
• 제5장 결론 39
• Reference 40
• ABSTRACT 41