방사선을 이용한 전기 활성 PAAc/PVA/PEG 하이드로겔 소프트 액추에이터의 제조 및 구동 특성 분석 (Synthesis of Electroactive PAAc/PVA/PEG Hydrogel Soft Actuator by Radiation Processing and Their Dynamic Characteristics)

서지정보

· 발행기관 : 한국공업화학회
· 수록지 정보 : 공업화학 / 30권 / 6호 / 698 ~ 706페이지
· 저자명 : 신예린, 김소연

초록

지난 수십 년 동안, 외부 자극에 대한 응답성이 우수하면서도 인체에 적용할 수 있는 소프트 액추에이터 개발을 위한많은 노력이 이어졌다. 본 연구에서는 동역학적 정밀 제어가 가능한 의료용 소프트 액추에이터를 개발하기 위해, 유해한 화학적 첨가제나 개시제 없이 방사선을 이용하여 전기 자극 반응성과 물리적 특성이 우수한 3차원 가교 구조의poly(acrylic acid) (PAAc)/poly(vinyl alcohol) (PVA)/poly(ethylene glycol) (PEG) 하이드로겔을 합성하였다. 방사선 조사후, 모든 하이드로겔은 75% 이상의 겔 분율을 나타내었고, 표면 반사 적외선 분광법을 통해 PAAc/PVA/PEG 하이드로겔이 성공적으로 합성되었음을 확인하였다. 또한 PAAc/PVA/PEG 하이드로겔의 겔 분율, 평형 수분 함량, 압축 강도를측정하여 감마선의 총 조사 선량과 구성 성분의 함량비 조절에 따른 하이드로겔의 물리적 특성 변화를 확인하였다.
조사된 감마선의 선량이 증가하거나 poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA)의 함량이 많을수록 PAAc/PVA/PEG 하이드로겔은 높은 가교 밀도와 우수한 기계적 강도를 나타내었다. 또한 PAAc/PVA/PEG 하이드로겔은 3 V의 저전압에서도 전기적인 자극에 반응하였고, 전기장 하에서 이동성 이온의 움직임에 따른 하이드로겔의 밴딩 거동은 하이드로겔의 가교 밀도, 이온기의 함량, 인가 전압 및 전해질 용액의 이온 농도 등을 조절함으로써 제어할 수 있음을 확인하였다.

영어초록

Over the last few decades, there have been a lot of efforts to develop soft actuators, which can be external stimuli-responsive and applied to the human body. In order to fabricate medical soft actuators with a dynamic precision control, the 3D crosslinked poly(acrylic acid) (PAAc)/poly(vinyl alcohol) (PVA)/poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels were synthesized in this study by using a radiation technique without noxious chemical additives or initiators. After irradiation, all hydrogels showed high gel fraction over 75% and the ATR-FTIR spectra indicated that PAAc/PVA/PEG hydrogels were successfully synthesized.
In addition, the gel fraction, equilibrium water content, and compressive strength were measured to determine the change in physical properties of PAAc/PVA/PEG hydrogels according to the irradiation dose and content ratio of constituents. As the irradiation dose and amount of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) increased, the PAAc/PVA/PEG hydrogels showed a high crosslinking density and mechanical strength. It was also confirmed that PAAc/PVA/PEG hydrogels responded to electrical stimulation even at a low voltage of 3 V. The bending behavior of hydrogels under an electric field can be controlled by changing the crosslinking density, ionic group content, applied voltage, and ionic strength of swelling solution.

참고자료

· 없음