이중적으로 pH에 감응하는 수화젤/그래핀 옥사이드 복합체의 제조 및 특성평가

Abstract

수화젤은 생체적합성과 신체 조직과 같은 유연함 때문에 생체재료 분야에 다양하게 응용되어 왔다. 특히 자극반응성 수화젤은 온도나 pH의 변화와 같이 신체 안에서 일어날 수 있는 환경 조건에 따라 흡습성을 달리 하기에 센서로서 주목 받고 있다. 본 연구에서는 기존에 연구되어 왔던 수화젤과는 다르게 이중적으로 pH에 반응하는 새로운 형태의 수화젤을 제작하였고 이것의 센서로서의 적용 가능성을 확인하였다. 이중적으로 pH에 반응하는 수화젤을 제작하기 위해 술폰산기를 가지고 있는 poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PAMPSA)에 카르복실기를 가지고 있는 graphene oxide (GO)를 첨가하여 복합체를 만들었다. 성분 분석과 분산도 측정을 통하여 복합체가 성공적으로 제작된 것을 확인하였고, 두 물질이 가진 작용기의 pKa가 서로 다르기 때문에 pH에 따른 수화젤의 거동이 순수한 PAMPSA와 다르다는 것을 함수율 측정을 통해 파악하였다. 또한 만들어진 복합체가 PAMPSA의 자가치유 성질과 GO로 인해 향상된 기계적 물성을 동시에 가지는 것을 영탄성률 측정을 통해 알아낼 수 있었다. 손상된 PAMPSA는 Tg 근처의 온도에서 자가치유를 할 수 있다. 이러한 성질을 이용하여 GO/PAMPSA 복합체와 PAMPSA 수화젤 시트를 맞댄 후 온도를 올려주어 적층시켰고 이중층을 가지는 수화젤을 제조할 수 있었다. 두 층의 함수율은 특정 pH 범위에서 차이가 나고 이것은 서로 다른 부피 팽창을 유도하여 수화젤을 굽어지게 한다.