단광자 리소그래피를 이용한 신축성 하이드로젤 내부 불균일 화학 패턴의 제작

Abstract

화학 패턴을 가진 굴곡진 하이드로젤 표면은 인공 혈관, 웨어러블 소자, 소프트 로보틱스 등 다양한 분야에서 요구된다. 그러나 기존의 연구들에서 하이드로젤 내부 화학 패턴의 제작을 위해 사용되던 이광자 리소그래피는 대부분의 실험실에서 접근성이 부족하다. 이에 따라, 본 논문에서 이광자 현미경 없이 표면에 화학 패턴을 가지는 굴곡진 하이드로젤을 제작할 수 있는 새로운 패터닝 기법을 제시한다. 본 논문에서는 하이드로젤에 형광 분자를 패터닝할 수 있는 공초점 현미경을 이용하여 형광 분자 용액에 염색된 하이드로젤을 단광자로 노광한다. 해당 기법을 신축성 하이드로젤에 적용하여 세 가지 응용 방안을 실증하였다: (1) 신장된 하이드로젤에서 패턴을 제작하고 하이드로젤을 복원시켜 패턴 해상도 개선

(2)미시적 해상도에서 하이드로젤의 신축력 조절

(3) 패터닝된 하이드로젤을 형판에 감고, 2차 하이드로젤에 내장한 뒤 형판을 제거하여 화학 패턴을 가지고 있는 관류 가능한 미세 채널의 제작. 본 논문에서 실증된 패터닝 방법은 조직 공학에서 기관의 물리적/화학적 성질을 더 잘 모방할 수 있게 하고 특정 화학적 기능성을 가지는 하이드로젤 로봇을 만들 수 있을 것으로 생각된다.