• 제목/요약/키워드: biodegradable film

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플라스마 처리와 아크릴산 결합에 의한 PLLA 필름 및 지지체의 최적 친수화와 연골세포 점착 (Optimal Hydrophilization and Chondrocyte Adhesion of PLLA Films and Scaffolds by Plasma Treatment and Acrylic Acid Grafting)

  • 양희석;박귀덕;안광덕;김병수;한동근
    • 폴리머
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    • 제30권2호
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    • pp.168-174
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    • 2006
  • 기존의 고분자 지지체의 소수성 및 세포친화성을 향상시켜 조직공학용 고기능성 지지체로 사용하기 위해서 여러 가지 플라스마 처리와 카복실기를 함유한 아크릴산(AA)을 직접 chamber내에서 in situ 그래프트 결합을 행하여 최적의 친수성을 갖는 생분해성 poly(L-lactic acid) (PLLA) 필름 및 이중기공 지지체를 제조하였다. 표면분석 결과, 표면개질된 비다공성 PLLA 필름 및 이중기공 지지체 표면은 미처리 PLLA control에 비해서 접촉각의 감소와 카복실기 함량의 증가로 친수성이 크게 증가하였다. 특히 여러 가지 표면개질 방법 중 Ar(아르곤)/AA 시료나 Ar+TP(열중합) 시료보다는 Ar 플라스마와 AA를 차례로 처리한 Ar+AA+AA 시료가 다른 시료들보다 접촉각이 낮고 카복실기가 많아서 최적의 표면 친수화 처리조건임을 알 수 있었으며, 표면개질된 PLLA 필름 및 이중기공 지지체의 경우 친수성이 증가함에 따라서 연골세포의 점착과 증식도 크게 향상되었다.

나노셀룰로오스-LDPE 복합체의 제조에 있어서 상용성에 대한 연구 (A Study on the Compatibility of Nanocellulose-LDPE Composite)

  • 조은형;김영호
    • 청정기술
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    • 제27권2호
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    • pp.124-131
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    • 2021
  • 국제정치와 세계경제의 이슈가 되고 있는 '탄소중립'에 대한 선언이 전 세계적으로 이어지면서, 석유 기반 고분자를 생분해가 가능한 천연고분자로의 대체 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 천연고분자 중에서도 세계에서 가장 많은 양을 차지하고 있는 나노셀룰로오스를 대체재로 제안하였다. 실란커플링제인 Glycidoxypropyl Trimethoxysilane (GPTMS)를 이용한 결정형 나노셀룰로오스의 표면작용기개질반응으로 하이브리드 나노셀룰로오스(hybrid nanocellulose, HNC)를 제조하였고, 저밀도폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE)과 함께 필름을 형성하였다. 친수성인 결정형나노셀룰로오스의 표면작용기개질반응을 확인하기 위해 소수성으로 바뀌는 것을 푸리에 변환 적외선 분광분석(fourier transform infrared spectrophotometer, FT-IR)과 친수/친유화도를 측정하였으며, 하이브리드 나노셀룰로오스를 적용한 고분자 복합체의 물성 확인을 위해 친수/친유화도, 인장강도, 투명도를 확인하였다. 석유기반 고분자와의 상용성은 pH 14에서 반응한 HNC가 LDPE 대비 1 wt%일 때, 인장강도와 투명도가 가장 우수하며, 결과적으로 실란커플링제를 이용한 나노셀룰로오스의 표면작용기개질이 가능하고 석유 기반 고분자와의 높은 상용성으로 인해 탄소중립을 위한 화석연료의 사용량을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

화학적 발포 공정이 PBAT 발포 셀 구조 발달에 미치는 영향과 기계적, 물리적 특성과의 상관관계 연구 (Effect of Chemical Foaming Process on the Cellular Structure Development and Correlation with the Mechanical and Physical Property of PBAT)

  • 지영호;박태형;추지은;황성욱
    • 한국포장학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.63-72
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    • 2024
  • 본 연구에서는 PBAT의 가교 개질을 위해 DCP를 도입하였고 화학발포제인 ADC를 PBAT에 분산시킨 후 압축 성형 공정으로 발포제의 분해를 통해 셀을 형성하여 시트형태의 PBAT 발포체를 제작하였다. FT-IR 분석을 통해 DCP의 분해를 확인하였으며 DCP 함량에 따른 PBAT의 용융 흐름 지수를 비교하여 가교로 인한 용융 점도의 향상을 확인할 수 있었다. DSC 분석을 통해 열적 특성을 비교한 결과 Tc의 변화를 확인할 수 있었고 이를 통해 DCP 첨가로 인한 가교 반응의 결과를 확인할 수 있었다. TGA 분석 결과를 통해 DCP의 첨가가 열 안정성의 유의미한 차이를 야기시키지 않는 것을 확인하였다. 발포 시트의 DCP 함량 별 기계적 물성은 유의미한 차이를 보이지 않았으나 PB_D3에서 다소 낮은 인장강도를 보였으며 PB_D3의 큰 셀 사이즈로 인해 응력 전달에 부정적으로 작용하여 인장강도 및 연신율이 감소하였을 것으로 판단하였다. DCP 함량 증가에 따라 발포 셀의 개수는 감소하였으나 평균 셀 사이즈는 증가하였고 가장 큰 PB_D3의 평균 셀 사이즈로 인해 발포 시트의 밀도가 가장 낮게 나타났다. 반면 이러한 큰 셀의 사이즈와 낮은 밀도는 열전도도를 감소시키는 요인으로 작용하여 PB_D3 발포 시트의 경우 최대 0.066 W/mk 까지 감소시킬 수 있었기에, 단열 특성을 지닌 생분해성 발포 시트로의 활용에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.

Zinc pyrithione을 함유한 poly-butylene adipate terephthalate 복합체의 항균 특성 (Antibacterial Properties of Poly-butylene Adipate Terephthalate With Zinc Pyrithione Composites)

  • 김태균;정우석;방대석;지광환
    • 생명과학회지
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    • 제34권8호
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    • pp.540-547
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    • 2024
  • 고분자 물질의 지속적 사용으로 인해 폐기물 증가와 환경 문제가 심각해지고 있다. 이에 따라 친환경 고분자에 대한 관심이 급증하고 있으며, 특히 생분해성 고분자는 식품 포장재 등 다양한 분야에서 항균성 고분자로 활발히 연구되고 있다. 최근 COVID-19 팬데믹으로 인해 항균성 물질에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다. 본 연구에서는 poly-butylene adipate terephthalate (PBAT)와 zinc pyrithione (ZnPt)을 항균성 고분자로 제작하여 그 항균 특성을 탁도 분석법, 진탕 배양법, 필름 밀착법으로 분석하였다. ZnPt%(w/w) 함량별(0, 0.1, 0.3, 그리고 0.5) 복합체를 Escherichia coli (E. coli)와 Staphylococcus aureus (S. aureus)에 대하여 항균 활성을 확인한 결과, 0.1%(w/w)의 적은 함량에서도 그람 양성균(S. aureus)과 그람 음성균(E. coli) 에서 높은 항균 활성을 나타내었다. 0.3%(w/w) 이상의 시료에서는 99.999% 이상의 높은 항균 특성을 나타내었다. 각 복합체의 파단면을 Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) 분석을 통해 ZnPt가 1-4 ㎛의 크기로 표면에 고르게 분포된 것을 확인하였다. 그리고 복합체 표면과 접촉한 후의 균 액을 고정하여 FE-SEM으로 분석한 결과, E. coli 와 S. aureus 균의 세포벽 파괴 효과가 명확하게 관찰되었다. 항균성 생분해 고분자로서 PBAT와 ZnPt 복합체는 식품 포장재 등 다양한 분야에서 유망하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

유청단백질로 만들어진 식품포장재에 관한 연구

  • 김성주
    • 한국유가공학회:학술대회논문집
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    • 한국유가공기술과학회 2002년도 제54회 춘계심포지움 - 우유와 국민건강
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    • pp.59-60
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    • 2002
  • Edible films such as wax coatings, sugar and chocolate covers, and sausage casings, have been used in food applications for years$^{(1)}$ However, interest in edible films and biodegradable polymers has been renewed due to concerns about the environment, a need to reduce the quantity of disposable packaging, and demand by the consumer for higher quality food products. Edible films can function as secondary packaging materials to enhance food quality and reduce the amount of traditional packaging needed. For example, edible films can serve to enhance food quality by acting as moisture and gas barriers, thus, providing protection to a food product after the primary packaging is opened. Edible films are not meant to replace synthetic packaging materials; instead, they provide the potential as food packagings where traditional synthetic or biodegradable plastics cannot function. For instance, edible films can be used as convenient soluble pouches containing single-servings for products such as instant noodles and soup/seasoning combination. In the food industry, they can be used as ingredient delivery systems for delivering pre-measured ingredients during processing. Edible films also can provide the food processors with a variety of new opportunities for product development and processing. Depends on materials of edible films, they also can be sources of nutritional supplements. Especially, whey proteins have excellent amino acid balance while some edible films resources lack adequate amount of certain amino acids, for example, soy protein is low in methionine and wheat flour is low in lysine$^{(2)}$. Whey proteins have a surplus of the essential amino acid lysine, threonine, methionine and isoleucine. Thus, the idea of using whey protein-based films to individually pack cereal products, which often deficient in these amino acids, become very attractive$^{(3)}$. Whey is a by-product of cheese manufacturing and much of annual production is not utilized$^{(4)}$. Development of edible films from whey protein is one of the ways to recover whey from dairy industry waste. Whey proteins as raw materials of film production can be obtained at inexpensive cost. I hypothesize that it is possible to make whey protein-based edible films with improved moisture barrier properties without significantly altering other properties by producing whey protein/lipid emulsion films and these films will be suitable far food applications. The fellowing are the specific otjectives of this research: 1. Develop whey protein/lipid emulsion edible films and determine their microstructures, barrier (moisture and oxygen) and mechanical (tensile strength and elongation) properties. 2. Study the nature of interactions involved in the formation and stability of the films. 3. Investigate thermal properties, heat sealability, and sealing properties of the films. 4. Demonstrate suitability of their application in foods as packaging materials. Methodologies were developed to produce edible films from whey protein isolate (WPI) and concentrate (WPC), and film-forming procedure was optimized. Lipids, butter fat (BF) and candelilla wax (CW), were added into film-forming solutions to produce whey protein/lipid emulsion edible films. Significant reduction in water vapor and oxygen permeabilities of the films could be achieved upon addition of BF and CW. Mechanical properties were also influenced by the lipid type. Microstructures of the films accounted for the differences in their barrier and mechanical properties. Studies with bond-dissociating agents indicated that disulfide and hydrogen bonds, cooperatively, were the primary forces involved in the formation and stability of whey protein/lipid emulsion films. Contribution of hydrophobic interactions was secondary. Thermal properties of the films were studied using differential scanning calorimetry, and the results were used to optimize heat-sealing conditions for the films. Electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) was used to study the nature of the interfacial interaction of sealed films. All films were heat sealable and showed good seal strengths while the plasticizer type influenced optimum heat-sealing temperatures of the films, 130$^{\circ}$C for sorbitol-plasticized WPI films and 110$^{\circ}$C for glycerol-plasticized WPI films. ESCA spectra showed that the main interactions responsible for the heat-sealed joint of whey protein-based edible films were hydrogen bonds and covalent bonds involving C-0-H and N-C components. Finally, solubility in water, moisture contents, moisture sorption isotherms and sensory attributes (using a trained sensory panel) of the films were determined. Solubility was influenced primarily by the plasticizer in the films, and the higher the plasticizer content, the greater was the solubility of the films in water. Moisture contents of the films showed a strong relationship with moisture sorption isotherm properties of the films. Lower moisture content of the films resulted in lower equilibrium moisture contents at all aw levels. Sensory evaluation of the films revealed that no distinctive odor existed in WPI films. All films tested showed slight sweetness and adhesiveness. Films with lipids were scored as being opaque while films without lipids were scored to be clear. Whey protein/lipid emulsion edible films may be suitable for packaging of powder mix and should be suitable for packaging of non-hygroscopic foods$^{(5,6,7,8,)}$.

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카라기난 필름 및 카라기난 코팅 종이포장지의 유지투과 특성 (Lipid Penetration Characteristics of Carrageenan-Based Edible Films)

  • 임종환;황금택;박현진;강성국;정순택
    • 한국식품과학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.379-384
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    • 1998
  • 카라기난필름과 카라기난 코팅종이의 유지투과도를 측정하였으며 현재 외식산업분야에서 널리 사용되고 있는 Polyethylene (PE) 코팅종이를 대체할 수 있는 가능성을 조사하였다. 카라기난필름과 카라기난 코팅종이의 유지투과도는 매우 낮은 것으로 나타났으며, 카라기난 중에서는 ${\kappa}$-카라기난의 유지투과도가 가장 낮았다. 카라기난이 $4{\sim}5\;kg/ream\;(278m^2)$ 정도 코팅된 종이의 유지투과도는 PE 코팅종이의 유지투과도와 비슷한 것으로 나타났으며, 카라기난 필름의 유지투과도는 카라기난 코팅종이의 10배정도 낮은 것으로 나타났다. 카라기난필름과 카라기난 코팅종이의 유지투과도는 시간에 따라 지수적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 카라기난이 4kg/ream 이상 코팅된 종이는 유지투과도가 낮아 외식산업에서 유지함량이 많은 식품의 포장에 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

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실크피브로인을 함유한 PLGA 하이브리드 필름이 슈반세포의 부착과 증식에 미치는 영향 (Effect of PLGA/Silk Fibroin Hybrid Film on Attachment and Proliferation of Schwann Cells)

  • 김혜린;유한나;박현진;김용기;이동원;강영선;강길선
    • 폴리머
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    • 제35권1호
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    • pp.7-12
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    • 2011
  • PLGA는 미국 식품의약품안전청의 승인을 받은 합성고분자로서 생체재료로 널리 쓰이며, 실크피브로인은 세포친화성 및 우수한 기계적 특성으로 세포의 조직성장을 지지한다. 본 연구에서는 PLGA/실크피브로인 0, 10, 20, 40 및 80 wt% 하이브리드 필름을 제조하였고 함량별 슈반세포의 최적환경을 설정하고자 하였다. DSC결과 PLGA/실크피브로인 필름이 in vivo 적용시 열적으로 안정할 것으로 사료되었다. 접촉각 측정을 통해 PLGA/실크피브로인 10 및 20 wt% 필름이 세포 분화 및 증식에 적합할 것으로 사료되며 RT-PCR과 SEM 결과로부터 PLGA에 10 및 20 wt%의 실크피브로인을 함유한 필름에서 슈반세포의 우수한 부착거동 및 형태유지를 확인하였다. 또한 WST 결과 10 wt% 실크피브로인 함량에서 높은 증식률이 확인되었다. 결과적으로 PLGA/실크피브로인 10 및 20 wt% 필름이 세포에 알맞은 상호관계를 제공해 긍정적으로 작용함을 확인하였다.

키토산의 백서에서의 생체적합성 (Biocompatibility for the Rat of Chitosan)

  • 이석우;임윤택;공승대;류정욱;이우윤
    • KSBB Journal
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    • 제16권3호
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    • pp.302-306
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    • 2001
  • 점도(평균 분자량)의 차이가 있는 카토산을 펼름형태로 제조하여 실험통불언 백서의 펴하에 삽입하여 백서에서의 적합성을 관찰하였으며 또한 우수한 적합성올 나타낸 키토산을 화상연고제로 제조하여 인와적 2도 화상을 입힌 백서의 피부에 대한 치료전후의 육안적 관찰과 혈액학적 분석올 실시l하여 천연고분자인 치토산의 생체적용 가능성을 연구하였다 제초한 키토산펼룹의 중량 변화와 혈액학적 결과에서 확인하 였듯이 재료의 생처l척합성은 여러 생체내 인자들에 의한 복 합적인 결과임을 확인할 수 있었으며 실험 결과 저점도 키토 산이 비교적 우수한 분해속도와 혈액학적 결과를 보여주는 생체 적합성을 나타내었다. 화상설험으로 기존 수용성 연고 베이스확 유사한 키토산 연고베이스물 제조하고 대조군으로 논 자연치유군(negative군)과 기존 수용성연고베이스(positive군) 웅의 두 군올 설정하여 백서의 화상 피부에서 6일과 12 열 후익 육안적 관찰 및 혈액학쩍 검사블 실시하였다 육안 적 관찰로서 실험가간 중에 사망한 백서는 없였으며 대조군 을 포함한 모든 실험군에서 화상실험 힐주일 후부터 백서의 화상부위에 가피(crust)가 형성되기 시작하였다. 백서의 혈액학적 결파 중 백혈구늠 실험 6일 후에는 백혈구가 감소하였으나 12일 후에는 대부분의 설험군에서 백혈구가 증가하여 염증발현의 가능성을 나타내었다. 특히, 자연치유군으로 설정 한 n$\xi$gative군에서는 높은 백혈구 수치를 나타내었다.

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광학이성질체를 이용한 폴리락타이드 혼합물의 가수분해성 조절 (Control of Hydrolytic Degradation of Polylactide Mixtures Using Optical Isomers)

  • 이원기
    • 폴리머
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    • 제36권3호
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    • pp.309-314
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    • 2012
  • 생분해성 폴리락타이드의 분해속도를 조절하기 위하여 $d$-lactide와 $l$-lactide의 함량을 달리하여 다양한 stereochemical PLAs를 개환중합으로 합성하고 Langmuir 단분자막 장치를 이용하여 알칼리 분해속도를 측정하였다. 알칼리 수용액상에서 혼합 단분자막의 분해속도를 각 혼합고분자의 광학적 순도(100, 99, 97, 95%)의 항으로 측정하였다. 스테레오 콤플렉스에 기인하는 혼합물의 용융온도는 혼합물 성분의 광학적 순도가 증가함에 따라 증가하였다. 분해거동은 100% 광학적 순도를 가진 혼합물은 각 단일중합체보다 느린 분해속도를 나타내는 반면 다른 혼합물들은 2단계의 분해거동을 나타내었는데 1단계에서는 콤플렉스를 형성하지 않은 부분에서의 분해로 단일중합체에 비해 빠른 분해속도를 나타내었고 2단계에서는 100% 광학적 순도를 가진 혼합물과 유사하게 느린 분해속도를 나타내었다. 이러한 결과는 폴리락타이드의 stereochemistry와 스테레오 콤플렉스를 이용하여 알칼리 분해속도를 조절할 수 있음을 의미한다.

Acrylic Acid-Grafted Hydrophilic Electrospun Nanofibrous Poly(L-lactic acid) Scaffold

  • Park, Kwi-Deok;Jung, Hyun-Jung;Kim, Jae-Jin;Ahn, Kwang-Duk;Han, Dong-Keun;Ju, Young-Min
    • Macromolecular Research
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    • 제14권5호
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    • pp.552-558
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    • 2006
  • Biodegradable nanofibrous poly(L-lactic acid) (PLLA) scaffold was prepared by an electrospinning process for use in tissue regeneration. The nanofiber scaffold was treated with oxygen plasma and then simultaneously in situ grafted with hydrophilic acrylic acid (AA) to obtain PLLA-g-PAA. The fiber diameter, pore size, and porosity of the electrospun nanofibrous PLLA scaffold were estimated as $250\sim750nm,\;\sim30{\mu}m$, and 95%, respectively. The ultimate tensile strength was 1.7 MPa and the percent elongation at break was 120%. Although the physical and mechanical properties of the PLLA-g-PAA scaffold were comparable to those of the PLLA control, a significantly lower contact angle and significantly higher ratio of oxygen to carbon were notable on the PLLA-g-PAA surface. After the fibroblasts were cultured for up to 6 days, cell adhesion and proliferation were much improved on the nanofibrous PLLA-g-PAA scaffold than on either PLLA film or unmodified nanofibrous PLLA scaffold. The present work demonstrated that the applications of plasma treatment and hydrophilic AA grafting were effective to modify the surface of electrospun nanofibrous polymer scaffolds and that the altered surface characteristics significantly improved cell adhesion and proliferation.