혈관 스텐트 시술은 혈관 질환의 주요 치료법이지만, 수술 후 감염 및 염증은 스텐트 내 재협착 위험을 높입니다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 시프로플록사신(CIP)과 커큐민(CUR)을 동시에 탑재한 코어-쉘 구조의 PCL/PEO-PVP 섬유막을 동축 전기방사법으로 제작했습니다. 직교 실험을 통해 최적의 방사 매개변수를 도출하고, 섬유막의 온전한 코어-쉘 구조와 안정적인 고분자 골격 구조를 확인했습니다.
생체 외 약물 방출 시험 결과, 친수성 CIP의 빠른 초기 방출과 소수성 CUR의 지연된 지속 방출이 관찰되어 순차적인 약물 전달 거동을 보였습니다. 이는 초기 항균 효과와 장기적인 항염증 효과에 기여합니다. 항균 구역법을 통해 황색포도상구균과 대장균에 대한 우수한 항균 활성을 확인했으며, ELISA 결과는 이중 약물 탑재 동축 섬유막의 강화된 항염증 능력을 입증했습니다.
세포 실험에서는 만족스러운 세포 적합성을 보였으며, 내피세포는 섬유막 표면에서 정상적인 증식과 전형적인 다각형 형태를 나타냈습니다. 이 이중 약물 탑재 동축 섬유막은 순차적인 항균 및 항염증 특성을 동시에 구현하여, 혈관 스텐트용 기능성 코팅 개발을 위한 실현 가능한 전략을 제시합니다.
복잡한 나노구조의 대량 나노제조는 실험실 설계에서 산업 응용으로의 전환을 제한하는 중요한 과제입니다. 본 연구는 새로운 “니들-제한 영역 자유 표면” 삼축 전기방사 공정을 개발하여 개념적 및 방법론적 진보를 보고합니다. 폐 PET 음료병을 다유체 방사구로 혁신적으로 전환하는 독특한 폐기물-자원 개념을 제시합니다.
이 확장 가능한 장치는 폐 PS 폼을 주 매트릭스로 사용하여 표면 다공성 코어-쉘 나노섬유를 대량 제조하는 데 활용되었습니다. 이 나노섬유는 촉매 노출을 극대화하기 위한 다공성 PS/TiO2 외피와 견고한 기계적 특성을 부여하는 PAN 코어로 구성됩니다.
제조 접근 방식의 개념 증명으로, 결과 멤브레인은 항생제 폐수 처리에 적용되어 우수한 친수성, 향상된 기계적 특성, 높은 비표면적 및 뚜렷한 표면 다공성을 나타냈습니다. 모의 테트라사이클린 폐수 용액(pH 8)에서 2시간 이내에 광촉매 분해 효율이 70.05%에 도달했으며, 4회 재사용 후에도 66.74%로 유지되었습니다.
이 니들 기반 및 자유 표면 전기방사 통합은 다양한 다중 챔버 나노구조의 원스텝 확장 가능한 배치 생산을 위한 간단한 플랫폼을 구축하여 첨단 나노물질 제조에 강력한 지원을 제공합니다.
나노제품 상용화를 위해 나노소재의 대량 생산은 필수적입니다. 본 연구에서는 약물 탑재 고분자 나노섬유의 대량 생산을 위한 새로운 전기방사 기법인 '홀 전기방사'를 개발했습니다. 모델 약물인 레스베라트롤과 고분자 매트릭스인 폴리비닐피롤리돈을 사용하여 홀 전기방사와 단일 바늘 전기방사를 진행하고, 두 공정으로 제조된 나노섬유 필름의 특성을 비교 분석했습니다.
형태, 직경, 다공성, 인장 강도, 비정질 상태, 고속 용해 성능 및 항산화 활성 측면에서 두 공정의 나노섬유는 유의미한 차이를 보이지 않았습니다. 이는 홀 전기방사가 기존 단일 바늘 전기방사와 유사한 품질의 나노섬유를 생산할 수 있음을 시사합니다.
그러나 홀 전기방사는 단일 바늘 전기방사 대비 13.3배 높은 생산성, 97.3 ± 4.5%의 우수한 약물 캡슐화 효율(단일 바늘: 83.7 ± 6.1%), 그리고 0.0393 W/g의 높은 에너지 효율(단일 바늘: 0.1247 W/g)을 보였습니다.
본 연구에서 제시된 프로토콜은 고분자 공학 분야에서 나노 전환의 대량 생산 방법을 개발했을 뿐만 아니라, 다양한 복잡한 형태의 나노구조 기반 상업 제품의 대규모 생산을 위한 매력적인 접근 방식을 제안합니다.
