최창형 교수팀, 계면활성제 없는 ‘이중에멀젼’ 개발
최창형 교수팀, 계면활성제 없는 ‘이중에멀젼’ 개발
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제1저자는 대구한의대 4학년 최윤…국제학술지 논문 발표
ⒸJournal of Colloid and Interface Science,https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979720311486#ab005
ⒸJournal of Colloid and Interface Science,https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979720311486#ab005
최창형 대구한의대 화장품공학부 교수
최창형 대구한의대 화장품공학부 교수

[더케이뷰티사이언스] 대구한의대 화장품공학부 최창형 교수팀이 한국연구재단 신진연구 및 기본연구사업의 지원을 받아 계면활성제 없이 매우 균일하고 크기제어가 가능한 이중에멀젼(Double emulsion) 생산공정기술을 개발했다. 특히, 이번 연구의 제1저자는 지난 2년간 학부연구생으로 참여한 화장품공학부 4학년으로 재학 중인 최윤 학생이 올랐다.

연구팀은 반도체 공정을 통해 제작된 고분자 마이크로몰드(Micromold)를 플랫폼으로 이용하고, 몰드 내 담지된 고분자 수용액의 상분리현상을 통해 고가의 장비 및 복잡한 유체 제어 없이 매우 효율적으로 균일한 이중에멀젼을 생산할 수 있었다. 또한, 간단한 화학적 조성 제어를 통해 손쉽게 에멀젼 크기제어가 가능하며, 친수성 혹은 소수성 유효성분의 캡슐화가 가능함을 증명하였다.

이번 연구성과는 콜로이드 및 연성재료분야 저명한 국제학술지인 ‘Journal of Colloid and Interface Science(IF 7.489)’ 2020년 8월 29일 온라인판에 게재됐다. 논문명은 ‘Surface-Tension-Induced Double Emulsion Drops via Phase Separation of Polymeric Fluid Confined in Micromolds for Capsule Templates’.

화장품공학부 최창형 교수는 “이중에멀젼은 마이크로캡슐 형성을 위한 템플릿으로 활용되며 이를 통해 유효성분의 캡슐화 및 장기보존뿐만 아니라 다양한 외부자극에 의해 방출 제어가 가능하여 화장품, 식품, 제약 등에 널리 활용 가능하다”며 “이번 연구에서 개발한 상분리기반 이중에멀젼 제조기술은 종래기술에 비해 공정 효율성을 극대화한 성과로 향후 폭넓은 영역에서 사용가능한 기능성 마이크로 캡슐제조에 적극 활용될 수 있다”고 평가했다.

한편 최창형 교수는 “대구한의대 LINC+ 사업단 산학협력 플랫폼(THE PLUS Village)을 통한 기업과의 긴밀한 협업으로 천연물 및 유효성분의 캡슐화를 시도함으로써 다양한 고기능성 화장품, 건강 기능성 식품 및 제약산업에 필요한 기능성 소재의 고급화 및 기능성 증진에 기여하고 싶다”는 포부를 밝혔다.

Abstract

We report a simple and rapid route to produce double emulsion drops by utilizing phase separation of the confined fluid in micromolds and surface-tension-induced drop formation. Specifically, we use cross-shaped micromolds containing prepolymer solution that phase-separates into two compartments upon addition of wetting fluid with separation agent (SA). Subsequently, Laplace pressure-driven flow allows it to form double emulsion drops without use of any surfactants and complex formulations of fluids. The size of each compartment in the emulsion drops can be controlled by tuning composition of the prepolymer solution and separation agent, making the double emulsion drops with varying shell thicknesses. The phase separation creates two compartments with different polarity (i.e. water-soluble and water-insoluble), enabling encapsulation of both hydrophilic and/-or hydrophobic cargoes in desired compartments depending on their solubility. In addition, we produce poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAm) hydrogel microcapsules by solidifying middle phase in the double emulsion drops; thus, hydrophilic large cargo loaded priorly in the core can be encapsulated within hydrogel shells. Finally, by taking advantage of hydrophilic-hydrophobic phase transition behavior of pNIPAm, we achieve encapsulation of small cargo via post-loading approach; the encapsulated cargo can be released by tuning temperature.

Keywords

double emulsion, phase separation, micromold, microcapsule, encapsulation

ⒸJournal of Colloid and Interface


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