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생물의학적 응용을 위한 용액주조 폴리카프로락톤/MXene/젤라틴 복합 필름의 종합적 특성 평가

2026-03-22 07:00
생체 적합성 플랫폼(예: 스캐폴드, 필름, 하이드로겔) 개발에 있어 상당한 진전이 있었음에도 불구하고, 원하는 기계적 특성과 생물학적 활성을 동시에 갖춘 필름을 제조하는 데는 여전히 과제가 남아 있습니다. 본 연구에서는 폴리카프로락톤(PCL), MXene, 젤라틴을 기반으로 한 생체적합성 복합 필름을 개발하여 생물의학적 응용 가능성을 제시합니다. 생체적합성 매트릭스는 PCL과 젤라틴(소, 어류, 돼지 피부 유래)을 활용해 설계하였으며, MXene은 충전제로 첨가하여 필름의 기계적·생물학적 특성 향상을 도모했습니다. 세 종류의 젤라틴이 필름의 화학 구조, 형태, 물리화학적 특성, 세포독성, 생체적합성, 세포 성장에 미치는 영향을 조사하였습니다. 모든 필름은 5~10 MPa 범위의 높은 인장 강도를 나타냈으며, 상대적으로 적은 함량의 MXene(0.5중량%)이 젤라틴 함량(12-15중량%)이 낮은 필름의 인장 특성에 변화를 일으켰습니다. SAXS 분석 결과, 모든 시료에서 결정성과 비정질 라멜라(박층)가 교차하는 나노미터 규모의 라멜라 적층 구조가 관찰되었으며, 이 구조는 순수 PCL과 동일한 형태를 보였습니다. 반면, WAXS 분석에서는 시료 조성에 따라 개별 PCL 회절 강도의 상대적 비율이 달라졌으며, 특히 MXene 함유 시료에서 PCL 결정립의 선호적 배열, 즉 라멜라 적층의 방향성이 나타났음을 확인할 수 있었습니다. SEM/SE 이미지는 PCL 매트릭스 내 젤라틴 나노입자의 거칠고 조대한 형태를 보여주었으며, 구조의 조대함은 PCL/MX/어류 젤라틴 > PCL/MX/소 젤라틴 > PCL/MX/돼지 젤라틴 순으로 감소했습니다. 시험관 내(인 비트로) SAOS-2 세포 배양 실험 결과, 14.5중량%의 돼지 젤라틴이 포함된 시료에서 세포 밀도가 상대적으로 높게 관찰되었습니다.