전기방사 나노섬유의 제조와 조직공학 응용 동향에 대한 문헌 고찰

Abstract

20세기가 컴퓨터와 유전공학, 신소재 기술 개발 등이 주를 이루는 신제어 기술의 시대였다고 한다면, 21세기는 10억분의 1 이하의 나노 기술이 열어가는 나노마이크로 시대라 할 것이다. 이번 연구는 여러 가지 나노섬유 제조기법 중 현재 가장 많이 사용되고 있는 전기방사 공정 기술과 나노섬유 소재의 활용에 힘입은 의학 및 치의학 분야의 변화 및 발전을 살펴보고자 한다. 특히, 결손된 조직의 대체 및 재생의 조직공학적 측면을 탐구해본다. 전기방사법으로 제조된 나노섬유는 극세직경, 큰 표면적비, 공극률 등의 장점을 가진다. 지금까지 전기방사법을 사용하여 나노섬유 제작에 성공을 거둔 폴리머는 약 100여종에 이르며, 폴리머뿐만 아니라 무기물 및 탄소섬유 제작도 가능하다. 전기방사로 제작되는 나노섬유의 물성은 공정 변수 및 물성 변수 등 약 15개의 인자에 의해 조절된다. 전기방사 나노섬유 지지체는 생체의 세포외기질(Extracellulaar matrix)과 그 물리적 성질이 유사하며, 표면적 대 부피비가 크고, 적당한 기공률 공정기법상 여러 가지 물리적 성질을 정확히 조절하고 제어하는 것이 가능하다. 또한 물질조성, 공정조건 변형, 방사 후 처리나 통해서도 섬유 및 지지체의 물성을 변화시킬 수 있다는 특징을 가지고 있다. 따라서 전기방사법으로 제작된 나노섬유는 세포의 부착 · 침투 · 증식에 알맞은 물성을 가질 수 있으며, 특히 세포 및 성장인자의 발육과 전달에 알맞아 최근 조직공학 및 재생 분야에 전략적으로 다가갈 수 있는 연구의 토대가 되고 있다. 이외에 전기방사 나노섬유는 표면 및 막 처리 기술, 전기전도성을 부여한 성공적인 전극재료, 열광전지용 발현체, 촉매 담체, 센서 등 여러 분야에서 그 활용성과 발전가능성을 인정받고 있는 재료 중 하나이다. 앞에서 요약한 것처럼 전기방사 나노섬유의 용도 및 그 활용은 다양한 분야에서 수도 없이 많은 성공적인 결과들을 낳았으나, 아직도 그 제조공정 및 응용기술의 개선점과 미개척 분야는 많이 남아 있는 실정이다. 많은 연구와 실험이 행해졌으나 제조공정 기술 분야에서는 2차원적 섬유 및 지지체를 최종 산물로 얻어내는 기술 및 사후 방출 기술에서의 분자-입자 결합 기술은 앞으로 더욱 더 보완되어야 할 측면이다. 또한 약물전달 시스템 및 단백질인자와 유전자의 조절 방출은 생체 시스템에 더욱 적합하고 특별한 설계가 요구된다.