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표제지

Abstract

목차

I. 서론 14

II. 실험 23

1. Polystyrene 용액 및 필름 제조 23

2. 전기방사를 이용한 polystyrene 나노섬유의 제조 23

2.1. 전기방사 장치 및 기구 23

2.2. Polystyrene 나노섬유의 제조 24

2.3. 섬유의 형태 관찰 및 직경 분포 조사 25

3. 열처리를 통한 polystyrene mat의 표면 개질 25

3.1. 표면 열처리 조사장치 및 기구 25

3.2. 표면 열처리 25

3.3. 표면 열처리 후 섬유의 형태 관찰 및 직경 분포 조사 26

3.4. UTM을 이용한 표면 열처리 전·후 물리적 특성 비교 26

4. 전자선 조사에 의한 PIPAAm의 그래프트 28

4.1. 전자선 조사 장치 및 기구 28

4.2. PIPAAm이 그래프트 된 polystyrene mat의 제조 29

5. PIPAAm이 그래프트 된 polystyrene mat의 표면 분석 30

5.1. 전자선 조사량에 따른 섬유의 형태 관찰 30

5.2. ATR-FTIR에 의한 표면 분석 30

5.3. ESCA에 의한 표면 분석 30

5.4. AFM에 의한 표면 topography의 관찰 31

5.5. 물 접촉각의 측정 31

5.6. 나노섬유 표면에 그래프트 된 PIPAAm의 정량 분석 32

5.6.1. IPAAm의 중합 32

5.6.2. ATR-FTIR을 이용한 정량 분석 32

6. 섬유아세포의 배양 및 배양 세포 회수 33

6.1. 섬유아세포의 배양 33

6.2. 배양된 섬유아세포의 접착 및 증식 거동 34

6.2.1. SEM을 이용한 섬유아세포의 접착 및 증식 거동 관찰 34

6.2.2. 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay를 이용한 섬유아세포의 활성 측정 34

6.3. 배양된 섬유아세포의 저온처리에 의한 탈착 거동 35

6.3.1. SEM을 이용한 섬유아세포의 탈착 거동 관찰 35

6.3.2. MTT assay를 이용한 20℃ 저온처리 후 남아있는 섬유아세포의 활성 측정 36

6.3.3. 저온 처리 를 통한 PIP AAm grafted mat 표면 에 배양 중인 섬유아세포 시트 회수 37

III. 결과 및 고찰 38

1. 전기방사법을 이용한 polystyrene 나노섬유의 제조 38

2. 열처리로 개질한 나노섬유의 표면 분석 40

2.1. 열처리 후 개질된 표면과 섬유직경 40

2.2. UTM을 이용한 열처리 전·후 나노섬유의 기계적 특성 비교 40

3. PIPAAm-grafted polystyrene mat의 표면 분석 43

3.1. 전자선 조사에 따른 섬유의 형태 관찰 43

3.2. ATR-FTIR에 의한 표면 분석 43

3.3. Electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA)에 의한 표면 분석 47

3.4. Atomic force microscopy (AFM)에 의한 표면 topography의 관찰 47

3.5. 물접촉각의 측정 51

3.6. 나노섬유 표면에 그래프트 된 PIPAAm의 정량 분석 52

3.6.1. PIPAAm의 합성 여부 확인 52

3.6.2. ATR-FTIR을 이용한 정량 분석 결과 52

4. 섬유아세포의 배양 및 배양 세포 회수 55

4.1. 섬유아세포의 배양 55

4.1.1. SEM을 이용한 섬유아세포의 접착 및 증식 거동 관찰 55

4.1.2. MTT assay를 통한 세포의 활성 정도 측정 62

4.2. PIPAAm-grafted polystyrene mat에서의 배양 세포 탈착 거동 64

4.2.1. SEM을 이용한 섬유아세포의 탈착 거동 관찰 64

4.2.2. MTT assay을 이용한 저온 탈착 후의 잔존세포의 활성 측정 69

4.2.3. 저온 처리 를 통한 P IP AAm -grafted m at 표면으로 부터 배양된 섬유아세포 시트 회수 71

IV. 결론 72

참고자료 74

감사의 글 77

List of Tables

Table 1. Surface atomic compositions of ungrafted polystyrene mat and PIPAAm-grafted polystyrene mat determined by ESCA 48

Table 2. Surface atomic compositions of ungrafted polystyrene dish and PIPAAm-grafted polystyrene dish determined by ESCA 49

Table 3. Water contact angle (°) of each surface measured by sessile drop method (n=6) 51

List of Figures

Figure 1. Thermo-responsive property of poly(N-isopropylacryl -amide) (PIPAAm). 18

Figure 2. Cell attachment and detachment behavior on thermo-responsive culture surface. 19

Figure 3. An illustration of cell sheet detachment by different types of water supply to (a) the PIPAAm-grafted TCPS surface and (b) the PIPAAm-grafted porous membrane. 19

Figure 4. Classification of the fibers based on its thickness. 22

Figure 5. Schematic illustration describing electrospinning process. 22

Figure 6. Electrospinning apparatus used in this study. 24

Figure 7. Scheme of interfiber bonding using heat treatment. 27

Figure 8. Images of specimens and griped specimen. 27

Figure 9. Electron beam irradiation apparatus used in this study. 28

Figure 10. Preparation of PIPAAm-grafted polystyrene mat. 29

Figure 11. Metabolism of MTT to a formazan by viable cells. 36

Figure 12. SEM micrographs of electrospun polystyrene nanofibrous mat. 39

Figure 13. Fiber diameter distribution of polystyrene nanofibers. 39

Figure 14. Interfiber bonding between fibers after heat treatment. 41

Figure 15. Fiber diameter distribution of heat treated polystyrene nanofibers. 41

Figure 16. Plots of stress as a function of strain obtained from tensile test for heat treated PS mat and untreated PS mat. 42

Figure 17. SEM micrographs of electrospun polystyrene nanofibers as a function of radiation dose: (a) ungrafted polystyrene nanofiber, (b) 232 kGy, (c) 327.2 kGy, (d) 369.4 kGy, (e) 506.4 kGy. 45

Figure 18. ATR-FTIR spectra of PIPAAm-grafted polystyrene mats as a function of radiation dose: (a) ungrafted polystyrene nanofiber, (b) 232 kGy and (c) 369.4 kGy. 46

Figure 19. ATR-FTIR spectra of PIPAAm-grafted polystyrene dish as a functionof radiation dose: (a) ungrafted polystyrene dish, (b) 327.2 kGy, (c) 369.4 kGy, (d) 506.6 kGy. 46

Figure 20. ESCA survey scan spectra of (a) PIPAAm-grafted polystyrene mat and (b) ungrafted polystyrene mat. 48

Figure 21. ESCA survey scan spectra of (a) PIPAAm-grafted polystyrene dish and (b) ungrafted polystyrene dish. 49

Figure 22. Three-dimensional tapping mode AFM topographical image of each surface: (a) ungrafted polystyrene mat, (b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, (c) ungrafted polystyrene film and (d) PIPAAm-grafted polystyrene polystyrene dish. 50

Figure 23. ¹H-NMR spectrum of (a) N-isopropylacrylamide and (b) poly(N-isopropylacrylamide). 53

Figure 24. Calibration curve of grafted polymer amount and peak ratio at 1600 cm and 1650 cm-¹. 54

Figure 25. SEM micrographs of cultured fibroblasts on each surfaces at 3 hours of culture: a) ungrafted polystyrene mat, b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, c) ungrafted polystyrene dish, d) PIPAAm-grafted polystyrene dish. 56

Figure 26. SEM micrographs of cultured fibroblasts on each surfaces at 1 day of culture: a) ungrafted polystyrene mat, b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, c) ungrafted polystyrene dish, d) PIPAAm-grafted polystyrene dish. 57

Figure 27. SEM micrographs of cultured fibroblasts on each surfaces at 3 days of culture: a) ungrafted polystyrene mat, b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, c) ungrafted polystyrene dish, d) PIPAAm-grafted polystyrene dish. 58

Figure 28. SEM micrographs of cultured fibroblasts on each surfaces at 5 days of culture: a) ungrafted polystyrene mat, b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, c) ungrafted polystyrene dish, d) PIPAAm-grafted polystyrene dish. 59

Figure 29. SEM micrographs of cultured fibroblasts on each surfaces at 7 days of culture: a) ungrafted polystyrene mat, b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, c) ungrafted polystyrene dish, d) PIPAAm-grafted polystyrene dish. 60

Figure 30. SEM micrographs of cultured fibroblasts on each surfaces at 9 days of culture: a) ungrafted polystyrene mat, b) PIPAAm-grafted polystyrene mat, c) ungrafted polystyrene dish, d) PIPAAm-grafted polystyrene dish. 61

Figure 31. MTT assay of cultured fibroblasts on polytytrene mats and polystyrene dishes. 63

Figure 32. SEM micrographs of fibroblasts detachment from (a) ungrafted and (b) PIPAAm-grafted polystyrene mat surface as a function of incubation time at 20℃. 65

Figure 33. Magnified SEM micrographs of fibroblasts cultured on PIPAAm-grafted polystyrene mat surfaces as a function of low temperature treatment time: (a) 0 minute, (b) 10 minutes, (c) 30 minutes, (d) 50 minutes, (e) 70 min and (f) 90 minutes. 66

Figure 34. SEM micrographs of fibroblasts detachment from (a) ungrafted and (b) PIPAAm-grafted polystyrene dish surfaceas a function of incubation time at 20℃. 67

Figure 35. Magnified SEM micrographs of fibroblasts cultured on PIPAAm-grafted polystyrene dish surfaces as a function of low temperature treatment time: (a) 0 minute, (b) 10 minutes, (c) 30 minutes, (d) 50 minutes, (e) 70 min and (f) 90 minutes. 68

Figure 36. The percen tage of remain ed cells on ungrafted and PIPAAm-grafted surfaces as a function of low temperature treatment time at 20℃ 70

Figure 37. Cell sheet detached from PIPAAm-grafted polystyrene mat surface after using low temperature treatment. 71

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