Microcapsules have two compartments, aqueous core and solid shell. These core-shell structure has been intensively developed to provide controlled delivery of therapeutic agents or protected sensor materials from surroundings. However, most of microcapsules fabrication method suffer from low encapsulation efficiency and shell material limitation.
To overcome such limitations, we prepare monodisperse microcapsules composed of spacious aqueous core and ultra-thin poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) shell using a capillary microfluidic device. Thin PLGA membrane work as semipermeable membrane which is sensitive to osmotic pressure. Hypotonic condition makes nano-sized crack on PLGA membrane. Crack is controlled by osmotic pressure difference and thickness of PLGA membrane. We simply use homeostasis of plasma osmolality as a trigger points for release encapsulants from microcapsules in sustained manner. Such release functions render the microcap-sules appealing for in-vivo growth factor (GF) delivery. And we also adjust microcapsules to SERS sensor substrates for block non-target molecules using size-selectivity of cracked PLGA membrane.
마이크로캡슐은 액체인 내부상이 고체 껍질에 의해 둘러싸인 구조의 입자이다. 마이크로캡슐은 고체 껍질에 의해 내부에 담지 된 물질을 안전하게 보호되는 특성때문에 센서소재의 희석을 막을 수 있어 센서기판으로 사용할 수 있고 또한 특정 환경에 반응성을 보이는 껍질을 갖는 마이크로캡슐을 제조함으로써 약물 전달체로도 적용할 수 있다. 이런 마이크로 캡슐을 형성하는 방법으로는 층상 자가조립법과 단일 액적 기반의 캡슐 제조법이 있다. 이 두 방법은 담지 효율이 낮다는 것과 캡슐 막의 재료를 선택하는데 있어 자유롭지 않다는 단점이 있다. 따라서 본 학위 논문에서는 기존의 마이크로캡슐 제조법들의 문제점들을 보완하기 위해 미세유체소자를 통한 이중 액적 형성과 이를 기반으로 하여 마이크로캡슐을 제조하였다. 생분해성 고분자인 PLGA를 막으로 갖는 마이크로캡슐은 반투과성 특성을 보이며 삼투압에 반응성을 보이는 것을 확인하였다.
캡슐은 저장성 용액에 의해 캡슐 내부로 물의 유입이 일어나며 캡슐의 형태는 유지한 채 캡슐 막에 미세한 균열이 형성됨을 확인하였다. 캡슐내부로 다른 크기를 갖는 당분자의 유입 여부를 통해 미세한 균열의 크기를 예측할 수 있었다. 캡슐 막에 형성되는 미세균열은 가해주는 삼투압 차이와 캡슐 막의 두께에 의해 조절할 수 있었다. 미세균열을 갖는 PLGA캡슐의 특성을 이용하여 캡슐 내부에 모델약물인 BSA를 담지 하여 모델약물의 지속적인 방출이 가능하다는 것을 확인하였고 이를 통해 약물 전달체로서 응용이 가능할 것으로 예상된다. 그리고 금 나노 응집체를 담지한 미세균열을 갖는 캡슐은 불순물의유입을 막아 SERS분석기법을 통한 광학센서로서의 응용이 가능하다는 것을 확인하였다.
