• Title/Summary/Keyword: 생체모방 폴리머

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Fluidity and engineering properties of mortar mixed with bioinspired polymer according to mixing ratio of mixed slag fine aggregate. (혼합슬래그 잔골재 혼입율에 따른 생체모방 폴리머 혼입 모르타르의 유동성 및 공학적 특성)

  • Bae, Sung-Ho;Park, Sa-Min;Kim, Dae-Sung;Lee, Jae-In;Ko, Haye-Min;Choi, Se-Jin
    • Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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    • 2022.04a
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    • pp.259-260
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    • 2022
  • In this study, as part of a study to solve the problem of aggregate supply and demand, blast furnace slag fine aggregate and ferronickel slag fine aggregate were used as substitutes for natural fine aggregate, and a bioinspired polymer, a catechol-functionalized chitosan, was used instead of the mixing water.

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An Experimental Study on the Strength Characteristics of Mortar according to the Incorporation Rate of Bioinspired Polymer (생체모방 폴리머 혼입율에 따른 모르타르의 강도 특성에 관한 실험적 연구)

  • Lee, Jae-In;Bae, Sung-Ho;Kim, Chae-Young;Yoon, Joo-Ho;Ko, Hyae-Min;Choi, Se-Jin
    • Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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    • 2022.04a
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    • pp.257-258
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    • 2022
  • In this study, as a part of the study to alleviate the durability degradation due to low tensile performance and cracking of concrete, two kinds of catechol functional chitosan (Cat-Chit) were replaced at a ratio of 5, 10, 15, 20% as a mixed water substitute to evaluate the fluidility and strength characteristics of mortar.

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Synthesis and Characterization of Catechol-Containing Biomimetic Mucoadhesive Polymers (카테콜 함유 생체모방 점막접착형 고분자의 합성 및 특성 연구)

  • Park, Dong Jin;Lee, Sang Jin;Lee, Sang Cheon
    • Polymer(Korea)
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    • v.37 no.5
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    • pp.625-631
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    • 2013
  • Mucoadhesive property is the major function as an adhesive for medical devices, and therefore, these days many researches have conducted to develop polymers having this property. Recently, biomimetic technology has been used for developing mucoadhesive polymers. Among many technologies, mussel-inspired approaches have received noticeable attention because of its thread's strong adhesive characteristics. In this study, we synthesized mucoadhesive biomimetic polymers employing catechol structures which are abundant in mussel adhesive proteins, and their structures and molecular weights were characterized by using nuclear magnetic resonance spectroscopy and gel permeation chromatography. To evaluate in vitro mucoadhesive strength, the sheet type of the small intestinal porcine submucosa was prepared. Compared to commercial fibrin glue adhesives, catechol-containing mucoadhesive polymers showed enhanced adhesive strength. The study of adhesive strength with considering diverse factors, such as temperature, pressure, and oxidant amount indicated that mussel-inspired mucoadhesive polymer could be a promising candidate for an adhesive in various biomedical applications.

Design and Control of a Biomimetic Fish Robot (생체 모방 로봇 물고기의 설계와 제어에 관한 연구)

  • Kim, Young-Jin;Kim, Seung-Jae;Yang, Kyung-Sun;Lee, Jeong-Min;Yim, Chung-Hyuk;Kim, Dong-Hwan
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.1
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    • pp.1-7
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    • 2012
  • This paper introduces the mechanical design, fabrication, and control of a biomimetic fish robot whose driving motions resemble a real fish's flexibility and movement. This robot uses two motors create flexible movement like that of a fish. Several schemes, such as neutral buoyancy, fast underwater swimming, and direction changes, are introduced. The tail of the fish robot is made of a polymer material for flexible movement. The interior of the tail contains a joint and a wire. A sine wave command was applied to the tail to produce motion resembling a real fish swimming, and a buoy control device was installed. The up and down motion of the robot fish was controlled using this device.

Strength, Carbonation Resistance, and Chloride-Ion Penetrability of Cement Mortars Containing Catechol-Functionalized Chitosan Polymer (생체모방 폴리머의 구조 분석 및 폴리머 혼입율에 따른 시멘트 모르타르의 특성 변화)

  • Bang, Eun Ji;Choi, Se-Jin;Ko, Haye-Min
    • Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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    • 2022.04a
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    • pp.253-254
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    • 2022
  • In this study, catechol-functionalized chitosan (Cat-Chit), a well-known bioinspired polymer that imitates the basic structures and functions of living organisms and biological materials in nature, was synthesized and combined with cement mortar in various proportions. The compressive strength, tensile strength, drying shrinkage, accelerated carbonation depth, and chloride-ion penetrability of these mixes were then evaluated. In the ultraviolet-visible spectra, a maximum absorption peak appeared at 280 nm, corresponding to catechol conjugation. The sample containing 7.5% Cat-Chit polymer in water (CPW) exhibited the highest compressive strength, and its 28-day compressive strength was ~20.2% higher than that of a control sample with no added polymer. The tensile strength of the samples containing 5% or more CPW was ~2.3-11.5% higher than that of the control sample. Additionally, all the Cat-Chit polymer mixtures exhibited lower carbonation depths than compared to the control sample. The total charge passing through the samples decreased as the amount of CPW increased. Thus, incorporating this polymer effectively improved the mechanical properties, carbonation resistance, and chloride-ion penetration resistance of cement mortar.

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Performance Analysis of Pressure-retarded Osmosis Power Using Biomimetic Aquaporin Membrane (생체모방형 아쿠아포린 분리막을 이용한 압력지연삼투 발전 성능분석)

  • Choi, Wook;Bae, Harim;Lee, Hyung-Keun;Lee, Jonghwi;Kim, Jong Hak;Park, Chul Ho
    • Polymer(Korea)
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    • v.39 no.2
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    • pp.317-322
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    • 2015
  • Salinity gradient power is a system which sustainably generates electricity for 24 hrs, if the system is constructed at a certain place where both seawater and river water are consistently pumped. Since power is critically determined by the water flux and the salt rejection, a membrane of water-semipermeable aquaporin protein in cell membranes was studied for pressure-retarded osmosis. NaCl was used as a salt, and $NaNO_3$ was used as a candidate to check the ion selectivity. The water flux of biomimetic aquaporin membranes was negligible at a concentration below 2M. Also, there is no remarkable dependence of water flux and ion selectivity on concentrations higher than 3M. Therefore, the biomimetic aquaporin membrane could not be applied into pressure-retarded osmosis; however, if a membrane could overcome the current limitations, the properties shown by natural cells could be accomplished.

A Study on Mechanical Properties of IPMC actuators (IPMC 작동기의 기계적 물성에 관한 연구)

  • Kim, Hong-Il;Kim, Dae-Kwan;Han, Jae-Hung
    • Composites Research
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    • v.20 no.3
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    • pp.50-54
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    • 2007
  • The Ionic Polymer Metal Composite (IPMC), an electro-active polymer, has many advantages including bending actuation, low weight, low power consumption, and flexibility. These advantages coincide with the requirements of a bio-related application. Thus, IPMC is promising materials for bio-mimetic actuator and sensor applications. Before applying IPMC to actual application, basic mechanical properties of IPMC should be studied in order to utilize IPMC for practical uses. Therefore, IPMCs are fabricated to investigate the mechanical characteristics. Nafion is used as a base ionic polymer. Mason samples cast with various thicknesses are used to test the thickness effects of IPMC. Subsequently, IPMC is fabricated using the chemical reduction method. The deformation, blocking force and frequency response of the IPMC actuator are important properties. In this present study, the performances of the IPMC actuators, including the deformation, blocking force and natural frequency, are then obtained according to only the input voltage and IPMC dimensions. Finally, the empirical performance model and the equivalent stiffness model of the IPMC actuator are established using experiments results.

Development of RGD peptides grafted onto chitosan surfaces; Osteoblast interactions (RGD 펩타이드로 표면개질된 키토산막의 생물학적 영향)

  • Lee, Chang-Kyun;Hwang, Jeong-Hyo;Lee, Yong-Moo;Ku, Young;Rhyu, In-Chul;Lee, Seung-Jin;Han, Soo-Boo;Choi, Sang-Mook;Chung, Chong-Pyoung
    • Journal of Periodontal and Implant Science
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    • v.33 no.1
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    • pp.27-35
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    • 2003
  • 1. 목적 생체재료의 생체친화성을 증진시키고 치유를 촉진하기 위한 목적으로 생체재료의 생화학적 표면개질에 관한 연구가 널리 진행되고 있다. 이와 같은 목적으로 이용되어 온 부착분자에는 아미노산, 펩타이드, 단백질, 효소 및 성장인자들을 들 수 있으며, 이들 분자들을 금속, 골대체물질 및 폴리머와 같은 생체재료의 표면개질에 이용하여 왔다. 이 연구의 목적은 생체적합성이 우수하고 생분해성을 지닌 키토산으로 얇은 막을 제작한 후, 세포외 기질의 구성성분 중 세포부착에 관여하는 RGD 펩타이드를 부착시킨, 표면개질 키토산막의 생물학적 영향을 MG-63 조골양세포를 이용하여 관찰하는 것이다. 2. 방법 2% acetic acid에 키토산 가루를 녹여 만든 2% 키토산 용액으로 24-well 배양접시의 표면을 도포 후 24시간 동안 건조시켜 키토산막을 제작하였다. GRGDS 펩타이드를 cross-linker(EDC, NHS) (Sigma, MO, USA) 용액과 반응시켜서 펩타이드의 카르복실기를 활성화시켰다. 이들을 PBS 완충용액으로 수화시킨 키토산막과 결합시켜 펩타이드의 활성화된 카르복실기와 키토산의 아민기 간에 안정적인 아미드 결합(amide bond)이 형성되도록 하였다. 하루 동안 반응을 일으킨 후 PBS 완충용액과 증류수로 씻어내고 냉동 건조시킴으로써 GRGDS가 결합된 키토산막을 제작하였다. 재료 표면의 화학 성분을 알아보는데 사용되는 방법의 일종인 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) 분석을 통하여 부착분자가 키토산막에 결합된 여부를 확인하였다. GRGDS 펩타이드에 요오드를 결합시킨 후, 이것을 키토산막에 공유 결합시키고 XPS를 통해 요오드가 재료 표면에서 검출되는지를 검사하였다. 요오드가 검출된다면 이것은 키토산막 표면에 실제로 GRGDS 펩타이드가 존재하는 것을 의미하게 된다. 표면개질된 키토산막에 사람조골양세포인 MG-63을 접종하여 이를 실험군으로 하였고, 표면이 개질 되지 않은 키토산막을 대조군으로 하였다. 세포부착의 최적화 농도를 확인하기 위하여 GRGDS를 0.01, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1.0mg/ml의 농도로 준비하였다. 배양 후 1일, 7일째에 각 well에서 trypsin EDTA를 이용하여 세포를 분리한 후, 이를 원심 분리하여 세포수측정기를 이용하여 부착 세포의 수를 측정하여 세포의 부착 정도를 비교하였다. 배양 2시간, 24시간 후 주사전자현미경을 이용하여 키토산막에 부착된 세포의 양상을 관찰하였다. 3. 결과 XPS를 통한 표면의 화학 성분 분석 결과 GRGDS 펩타이드를 결합시킨 키토산막에서 요오드가 검출되었으며 펩타이드를 부착하지 않은 대조군에서는 검출되지 않았다. 따라서 cross-linker를 이용한 펩타이드와 키토산막의 공유결합을 확인할 수 있었다. 세포 배양 후 1일째 부착된 세포 수를 측정한 결과 0.1mg/ml 이상의 GRGDS 펩타이드 농도로 공유 결합시킨 키토산막에서 부착 세포 수가 다른 농도에 비해 유의성 있게 많이 관찰되었다. 이 농도 이하에서는 대조군과 실험군간에 세포부착의 유의한 차이가 없었다. 따라서 주사전자현미경을 이용한 부착 세포의 양상에 관한 관찰은 0.1mg/ml 농도의 펩타이드를 이용하였다. 세포 배양 7일째, 부착된 세포 수 측정 결과 GRGDS의 농도에 따른 유의성 있는 차이가 없었으며, 실험군과 대조군간에도 유의성 있는 차이가 없었다. 주사전자현미경 관찰결과 2시간 및 24시간 배양된 실험군 모두에서 별모양의 세포들이 키토산막 표면에 편평하게 잘 부착되어 있으며 많은 위족이 발달된 소견을 보인 반면, 대조군에서는 원형 또는 다각형 모양의 세포들이 실험군에 비해 부착이 덜 되어있는 양상을 보였다. 이 연구를 통하여 기능성 펩타이드를 생체재료의 표면에 공유결합 시키는 방법을 확립할 수 있었으며, RGD 펩타이드의 공유결합으로 표면개질된 키토산막이 조골세포의 부착능을 증진시킬 수 있음을 확인하였다. 표면개질된 생체재료를 소, 중동물에 적용시켜 생체 내에서의 생물학적 영향을 평가할 필요가 있으며, 이 실험의 결과는 향후 다양한 기능성 부착분자를 선발, 고안하여 임플란트용 생체재료의 표면개질에 이용하는 이른바 모방생체재료분야에 널리 활용될 수 있을 것으로 생각된다.