미세유체시스템을 이용한 마이크로 입자의 제조 및 응용
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2021
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Korean
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미세유체학(Microfluidics)은 1970년 실리콘 웨이퍼에 소형화된 가스 크로마토그래프를 구현하면서 시작되어 수십년간 활발하게 연구되어 왔다. 나노~피코리터의 소량의 시료으로 진단, 합성, 분리 등 다양한 기능을 단시간에 수행할 수 있어 진단, 검출, 분석을 위한 소형플랫폼으로 거대한 잠재력을 가지고 있다. 액적기반 미세유체학기반(Droplet Based Microfluidics) 시스템을 이용하여 마이크로 입자를 제조하게 되면 균일한 입자를 제조할 수 있고 담지물질의 정량적인 제어가 용이하여 마이크로 입자에서의 물질의 정밀전달이 가능하다. 그러나 마이크로 유체 시스템을 이용하여 마이크로 입자를 제조하는 접근 방식은 생산성에 한계를 가지며 이러한 문제를 해결하기 위하여 액적분할방식(Droplet Splitting)을 채택하였다. 액적분할방식을 이용할 경우 추가적인 외부장치 및 동력원없이 하나의 마이크로 액적(Micro Droplet)에서 다수의 마이크로 액적으로 균일하게 분할하여 액적을 제조하여 마이크로 입자의 생산성을 개선할 수 있다. 또한 주입되는 유체의 유속을 제어하여 생산되는 마이크로 입자의 크기를 실시간으로 제어할 수 있으며 다른 마이크로 유체시스템과 결합이 가능하다는 장점들을 가지고 있다.
본 연구에서는 액적분할방식외에도 다양한 마이크로 유체시스템을 이용하여 마이크로 구조체를 제조하였다. 제조된 마이크로 입자의 재료로써 여러가지의 바이오 폴리머들을 사용하였으며(PLGA, PCL 그리고 Collagen), 형태로는 일반 마이크로 입자(Dense Microsphere), 다공성 마이크로 입자(Porous Microsphere), 하이드로겔이 랩핑된 다공성 마이크로 입자(Hydrogel Filled Porous Microsphere) 등 다양한 형태의 마이크로 입자를 제조하였다. 제조된 마이크로 입자는 약물, 세포, 효소 등 다양한 기능성 물질을 전달하기 위하여 사용되었으며 응용가능성(기능성 물질, 세포전달체, 약물전달, 임플란트)을 확인하기 위하여 성능 테스트를 진행하였다.
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