| 초록 |
1.분석자 서문 셀룰로오스는 높은 생체적합성, 저렴한 비용 및 용이한 가용성으로 인하여 다양한 연구 분야에서 응용될 수 있다. 본 분석물에서는 생물의학 분야에서 셀룰로오스를 응용한 가장 최신의 자료들을 다루어보고자 한다. 따라서, 먼저 셀룰로오스 섬유의 화학적/구조적 구성, 셀룰로오스 기원/특성 및 셀룰로오스의 화학적 개질을 통한 특성 개선 등에 대하여 설명하고, 바이오의약에서 셀룰로오스를 이용한 잠재적 응용 분야에 대하여 논의하고자 한다. 이 분야에서 셀룰로오스는 나노 크기 입자, 즉 나노섬유 셀룰로오스(nanofiber cellulose, NFC) 또는 셀룰로오스 나노결정(cellulose nanocrystal, CNC) 형태를 주로 다루고자 한다. NFC는 화학적 및 기계적인 방법을 통해 셀룰로오스를 얻을 수 있고 CNC는 강산 가수분해를 통하여 얻어진다. 이 두 재료 모두 기계적 성질, 넓은 표면적 및 낮은 독성으로 인하여 바이오의약 분야의 소재로 적합하다. 또한 상처치유, 뼈연골 재생, 치과적 적용 및 암을 비롯한 다양한 인간 질병 분야에서 나노셀룰로오스가 잠재적으로 응용될 수 있는 방법들을 제시하고 실제 임상 사례들 역시 소개하고자 한다. 2. 목차 1. 서론 2. 일반적인 멤브레인 소재 3. 나노물질 멤브레인 3.1. 나노입자 멤브레인 3.2. 나노섬유 멤브레인 3.3. 2D layer 물질 멤브레인 4. 당면 과제와 잠재 독성 5. 결론 나노기술의 빠른 발전으로 인해 에너지 효율이 높으면서도 더 안전한 수자원 확보가 가능해졌다. 나노물질의 분류, 즉 나노입자, 나노섬유, 나노시트, 나노구조를 띠는 나노물질 등에 따라 새로운 멤브레인의 디자인 전략이 달라져야 한다. 다양한 구조를 띠고 다양하게 결합된 나노물질 멤브레인은 수처리에 큰 가능성을 보였으며, 특히 나노섬유 멤브레인은 기름-물의 분리 공정, 그래핀 멤브레인은 염색 폐수와 담수화에 잠재성이 높았다. 게다가 나노물질을 상용 멤브레인과 결합시켰을 때 상용 멤브레인의 투과 성능, 선택도, 구조의 견고함, 막오염 저항력이 향상되었을 뿐만 아니라 항균력, 광분해 등 새로운 특성들도 나타났다. 기존 멤브레인 분리 측정 방법들이 다양하기 때문에 이러한 연구 결과를 직접적으로 비교하기는 어렵다. 그러므로 이러한 문제를 해결하기 위해 표준화 작업이 필요하다. 마지막으로 나노물질의 잠재적 위험성도 고려되어야 한다. 나노물질을 이용한 멤브레인이 시장에 상용화되기까지는 아직 많은 연구가 필요하지만 전 세계 물 부족 문제를 해결할 수 있는 잠재성 높은 기술임에는 분명할 것이다. References 1. Y. Ying, W. Ying, Q. Li, D. Meng, G. Ren, R. Yan, X. Peng, Recent advances of nanomaterial-based membrane for water purification, App. Mat. Today, 7, 144-158, 2017. 2. J. He, et al., Diffusion and filtration properties of self-assembled goldnanocrystal membranes, Nano Lett. 11, 2430 ndash;2435, 2011. 3. E. Barry, S.P. McBride, H.M. Jaeger, X.M. Lin, Ion transport controlled bynanoparticle-functionalized membranes, Nat. Commun. 5 5847, 2014. 4. Q. Zhang, S. Ghosh, S. Samitsu, X. Peng, I. Ichinose, Ultrathin freestandingnanoporous membranes prepared from polystyrene nanoparticles, J. Mater.Chem. 21, 1684 ndash;1688, 2011. 5. X.S. Peng, J. Jin, Y. Nakamura, T. Ohno, I. Ichinose, Ultrafast permeation ofwater through protein-based membranes, Nat. Nanotechnol. 4, 353 ndash;357, 2009. 6. K. Rhee do, et al., Particle-nested inverse opal structures as hierarchicallystructured large-scale membranes with tunable separation properties, ACSAppl. Mater. Inter. 6, 9950 ndash;9954, 2014. 7. 유병민, 박호범, 그래핀 기반 기체 분리막의 연구동향 및 전망, 한국막학회지, 27(3), 216-225, 2017. 8. 이태훈, 이희대, 박호범, 해수담수화용 폴리아마이드 기반 나노복합막의 최신 연구동향, 한국막학회지, 26(5), 351-364, 2016. 9. X. Guo, N. Mei, Assessment of the toxic potential of graphene family nanomaterials, J. Food Drug Anal. 22, 105 ndash;115, 2014. ※ 이 자료의 분석은 한국생산기술연구원의 정엠마님께서 수고해주셨습니다. |
