KR100976149B1 - 나노패턴화된 에폭시 기판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 티타늄 기판을 양극산화시켜 티타늄 산화 피막을 형성하는 단계; (b) 상기 티타늄 산화 피막이 형성된 티타늄 기판으로부터 상기 티타늄 산화 피막을 제거하여 표면에 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판을 수득하는 단계; (c) 상기 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판에 에폭시 수지를 도포하는 단계; 및 (d) 상기 티타늄 기판을 제거하여 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 수득하는 단계를 포함하는 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법은 티타늄을 양극산화시켜 티타늄 표면에 오목한(concave) 형상이 형성된 나노 패턴위에 에폭시 수지을 도포하고 티타늄 기판을 제거한 다음, 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 제조한다. 이러한 간단한 공정으로 균일하고 나노크기의 미세패턴이 형성된 혈액응고 측정용 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 제조된 에폭시 기판을 이용하여 혈액 시료로부터 전기화학적으로 혈액 응고 여부를 효과적으로 확인할 수 있다.
에폭시, 티타늄, 혈액응고, 양극산화, 나노패턴

Description

나노패턴화된 에폭시 기판의 제조방법{Methods for Preparing Nano-Patterned Epoxy Templates}
본 발명은 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 혈액응고 측정용 에폭시 기판 및 상기 에폭시 기판을 이용하는 혈액응고 측정방법에 관한 것이다.
심부정맥 혈전증이나 폐색전증, 인공판막이식 또는 심방세동 등 혈전에 의해 혈류의 흐름이 비정상적인 경우 항응고 치료를 받게 되는데 이러한 환자들은 복용하는 항응고제의 양을 지속적으로 조절 관리하여야 출혈이나 색전증이 일어나지 않는다. 이때 체내에서 혈액응고 과정이 정상적으로 유지되고 있는지 확인하기 위해 혈액응고 검사를 필수적으로 시행한다(1).
일반적으로 혈액응고 검사의 원리는 빛의 투과성을 이용하여 측정하는데, 액체인 환자의 혈장을 특정 검사시약과 혼합하면 혈장이 응고되어 빛의 투과력이 떨어지게 되므로 이 시점을 역학적으로 측정하게 된다(2). 그러나 기존 병원의 혈액응고 검사는 중앙검사실에 있는 대형 검사장비로 시행하므로 시간이 오래 걸리고, 반드시 병원에 내원해야하며 많은 양의 혈액이 필요하는 등의 불편 사항이 있 었다.
특히, 종래의 측정 장치로는 의료 전문가에 의해서만 혈액 응고에 대한 분석이 가능하기 때문에, 대부분의 일반인들은 사용할 수가 없었다.
그리하여, 본 발명자들은 이러한 불편 사항을 해소할 수 있는 새로운 개념의 검사기판 제조기술을 개발하였다. 전기화학적으로 티타늄을 양극산화(anodiz ation) 시켜 나노 패턴화된 에폭시 기판을 제조함으로써 검사 표면적을 넓히고 감도를 증가시켜 보다 소량의 시료로도 혈액응고 검사가 가능하도록 하는 기술이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 체내에서 혈액응고 과정이 정상적으로 유지되고 있는지 확인할 수 있는 혈액응고 측정용 기판을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 양극산화된 티타늄표면에 형성된 오목한(concave) 형상의 미세 패턴위에 에폭시 수지를 도포하고 상기 티타늄을 제거한 다음, 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 제조하고 이에 금속 전극을 형성하여 혈액응고를 전기화학적으로 측정하면, 혈액응고와 동시에 저항값의 변화가 발생함을 발견하여 이를 혈액응고 측정용 기판으로 이용할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 혈액응고 측정용 에폭시 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 에폭시 기판을 이용하는 혈액응고 측정방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판의 제조방법을 제공한다:
(a) 티타늄 기판을 양극산화시켜 티타늄 산화 피막을 형성하는 단계;
(b) 상기 티타늄 산화 피막이 형성된 티타늄 기판으로부터 상기 티타늄 산화 피막을 제거하여 표면에 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판을 수득하는 단계;
(c) 상기 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판에 에폭시 수지를 도포하는 단계; 및
(d) 상기 티타늄 기판을 제거하여 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 수득하는 단계.
본 발명자들은 체내에서 혈액응고 과정이 정상적으로 유지되고 있는지 확인할 수 있는 혈액응고 측정용 기판을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 양극산화된 티타늄표면에 형성된 오목한(concave) 형상의 미세 패턴 위에 에폭시 수지를 도포하고 상기 티타늄을 제거한 다음, 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 제조하고 이에 금속 전극을 형성하여 혈액응고를 전기화학적으로 측정하면, 혈액응고와 동시에 저항값의 변화가 발생함을 발견하여 이를 혈액응고 측정용 기판으로 이용할 수 있음을 확인하였다.
나노-바이오 플랫폼을 제조하기 위한 본 발명의 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:
티타늄 산화 피막의 형성
본 발명의 방법에 따르면, 티타늄 기판을 양극산화시켜 티타늄 산화 피막을 형성시킨다.
상기 양극산화 이전에 티타늄을 세척하는 전처리하는 단계를 추가적으로 포함한다. 전처리 단계에 이용되는 세척수는 당업계에 공지된 다양한 세척수를 이용할 수 있다.
본 명세서에서 용어 “양극산화”는 전해질 용액에서 양극으로 금속 기판을 연결하고 음극으로 백금(Pt)전극을 연결하여 적정한 전압을 가하면 금속 기판의 표면에서 규칙적인 배열을 이루는 나노다공성 금속 산화 피막이 형성되는 과정을 의미한다.
본 발명에 따른 양극산화는 전해질 용액의 존재 하에서 실시하고, 상기 전해질 용액은 당업계에 공지된 다양한 전해질 용액을 포함한다. 바람직하게는 불화암모늄 에틸렌글리콜이다.
본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 상기 양극산화는 20-60 V의 전압을 가하여 실시된다.
오목한 형상이 형성된 티타늄 기판의 수득
본 발명에서 티타늄 산화피막의 제거는 당업계에 공지된 다양한 방법에 의해 실시되며, 바람직하게는 에폭시를 도포하여 티타늄 산화 피막과 결합한 에폭시와 티타늄 기판과의 표면에너지 차이로 티타늄 산화피막과 결합된 에폭시를 분리하는 함으로써 실시된다.
상술한 바와 같이 티타늄 산화 피막을 제거하면, 표면에 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판을 수득할 수 있다.
에폭시 수지의 도포
본 발명의 방법에 따르면, 티타늄 산화피막을 제거하고, 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판에 에폭시 수지를 도포하여 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 티타늄 산화피막이 제거된 티타늄 기판에 에폭시 수지를 도포함으로써, 에폭시 수지의 표면에 볼록한 면들의 미세패턴이 형성되도록 한다.
볼록한 면들의 미세패턴이 형성된 에폭시 기판의 수득
본 발명에 따르면, 티타늄 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 티타늄 기판의 제거는 당업계에 공지된 다양한 방법으로 실시할 수 있으며, 바람직하게는 산화피막(나노튜브)을 제거한 티타늄 나노 패턴 위에 에폭시를 도포하여, 굳어진 에폭시와 티타늄의 표면에너지 차이로 티타늄 기판을 제거한다.
본 발명의 방법에서 티타늄 기판을 제거하면, 상기 기판의 오목한 형상이 형성된 면에 도포된 에폭시 기판은 볼록한 면들의 미세패턴이 형성된다. 이렇게 볼록한 면들의 미세패턴을 형성함으로써 표면적을 극대화 시킬 수 있다.
에폭시 기판에 금속 전극의 형성
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 나노패턴이 형성된 에폭시 기판의 상부에 금속 전극을 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속은 금, 은, 구리 또는 백금이고, 보다 바람직하게는 금 또는 은이며, 가장 바람직하게는 금이다.
본 발명의 방법에 의해 볼록한 형상이 형성된 에폭시 기판에 금속 전극을 형성하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 방법에 의해 실시할 수 있으며, 바람직하게는 전자빔 증착, 진공 증착, 열증착, 스퍼터링, 저압 화학기상법, 졸-겔 합성법, 전기 도금 또는 무전해 도금법이고, 보다 바람직하게는 통상의 물리적 증착(physical evaporation) 방법으로서 열증착법(thermal evaporation), 스핀코팅(spin coating), 진공 증착 또는 스퍼터링(sputtering) 법을 이용하고, 가장 바람직하게는 진공 증착 또는 스퍼터링 법이다.
금속 전극 상부에 천공 형성된 마스크( mask )의 위치
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 상기 금속 전극 상부에 천공 형성된 마스크(mask)를 위치하는 단계를 추가적으로 포함한다. 에폭시 기판에 마스크를 위치하는 이유는 전기 화학적 반응이 동일한 면적에서만 이루어지도록 하기 위함이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 방법에 의해 제조된 혈액응고 측정용 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판을 제공한다.
본 발명의 혈액응고 측정용 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판은 상술한 본 발명의 방법에 의해 제조되는 것이기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 방법에 의해 제조된 에폭시 기판을 이용하여 혈액응고 측정방법을 제공한다.
본 발명의 혈액응고 측정 방법은 상술한 방법에 의해 제조된 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판에 혈액 시료를 접촉하는 단계 및 상기 에폭시 기판의 전압을 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 혈액 시료는 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이다.
본 발명에서 혈액 응고를 측정하는 원리는 본 발명의 방법에 의해 제조된 에폭시 기판에 측정하고자 하는 혈액 시료를 떨어뜨리면, 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 전해질 역할을 하여 처음에 정전류를 흘려주었을 때 전류가 흐르다가, 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 응고되면서 전류의 흐름이 방해되고 저항값이 증가하는 것을 측정함으로써 체내에서 혈액 응고 과정이 정상적으로 유지되고 있는지를 확인 할 수 있다.
위에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 나노패턴화된 에폭시 기판의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 에폭시 기판 또는 상기 에폭시 기판을 이용한 혈액응고 측정방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법은 티타늄을 양극산화시켜 티타늄 표면에 오목한(concave) 형상이 형성된 나노 패턴위에 에폭시 수지을 도포하고 티타늄 기판을 제거한 다음, 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 제조한다. 이러한 간단한 공정으로 균일하고 나노크기의 미세패턴이 형성된 혈액응고 측정용 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판을 효율적으로 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 에폭시 기판을 이용하여 혈액 시료로부터 전기화학적으로 혈액 응고 여부를 효과적으로 확인할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
실험재료 및 방법
티타늄 금속의 전처리
아세톤(99.5%, 삼천)으로 타티늄 금속 기판(전극, 두께: 0.25 mm, 순도: 99.6%, 직경: 15 mm, goodfellow)을 초음파 세척기(POWER SONIC 505, 화신테크)에서 15분 동안 1차 세척한 다음, 3차 증류수(Human Power I+ Pure Water System, 휴먼파워, RO 0 ㎲/Cm, UP 18.3 ㏁ㆍCm)로 세정하였다.
양극산화 셀 준비
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 이용되는 양극산화 셀은 티타늄 기판, 반대전극(백금선, 두께: 0.2 mm, 순도: 99.9%, GOODS TOKEN) 및 전해질 (0.25 wt% 불화암모늄 에틸렌글리콜)을 포함하고, 전해질을 저어주어 반응이 원활하게 진행되도록 하며, 기판 표면에서 일어나는 반응열을 전해질 안에서 온도 제어를 하기 위해 약 분당 500회로 설정된 젓개(stirring bar)를 추가적으로 포함한다.
상기 전해질은 0.25 wt% 불화암모늄(Ammonium fluoride, 98%, A.C.S. reagent, Sigma-Aldrich) 에틸렌글리콜 (Ethylene glygol, anhydrous, 99.8%, Sigma-Aldrich)로 구성하였다. 이와 같은 조성의 전해질을 이용하여 양극산화 반응을 실시함으로써 자기 정렬된 티타늄 나노 튜브를 성장시킬 수 있다는 점은 본 발명의 특징이다.
양극산화 반응
실시예 2의 셀에 실제 공정에 직접 적용될 수 있는 2전극 시스템을 이용하여 일정 시간 전압을 인가하여 주었다. 이 경우 2전극 시스템으로 Source Meter(Model: 2400, Keithley)를 이용하여 40V 전압을 인가하고, 실온에서 5시간 동안 양극산화 반응을 실시하였다. 이어, 세척수로 티타늄을 세척하고 자기 정렬된 티타늄 나노 튜브를 수득하였다. 이 경우 프로그램으로 National Instruments Lab VIEW 6.1에서 KE2400 constant mode를 이용하였다.
양극산화 반응 후 산화막의 제거
양극산화로 제조된 티타늄 나노 튜브의 상부에 에폭시(호마이카, 동일랩메이트, 에폭시:경화제=10:1)를 붓고 상기 에폭시가 응고 된 다음, 응고된 에폭시를 떼어냄으로써 산화물을 제거하였다. 이는 티타늄 나노 튜브 위에 에폭시를 도포하면 에폭시가 나노 튜브 안으로 스며들면서 산화막과 결합하고, 이때 결합되는 에너지가 티타늄 표면에너지보다 크기 때문에 티타늄 금속과 산화막이 결합된 에폭시를 쉽게 분리할 수 있다. 이러한 산화물의 제거과정은 도 3의 모식도에 나타내었다.
패턴화된 티타늄을 이용하여 나노 패턴 에폭시의 제조
실시예 4에서 산화막을 제거하여 오목한(concave) 모양으로 나노 패턴된 티타늄 기판체 상부에 중량비 10 : 1로 혼합한 에폭시 및 경화제를 도포하였다. 이 어, 티타늄 기판체와 에폭시 기판체를 분리하여 볼록한(convex) 모양으로 나노 패턴화된 에폭시 기판체를 수득하였다. 나노 튜브가 제거된 티타늄 기판체 상부가 오목한 모양의 나노 패턴을 가지고 있기 때문에 상기 티타늄 기판체 상부에 에폭시를 부어주면 볼록한 모양으로 나노 패턴화된 에폭시 기판체를 수득할 수 있는 것이다. 이는 산화막(나노튜브)를 에폭시로 제거한 티타늄 나노 패턴 위에 에폭시를 도포하면 나노 튜브가 제거된 후 나노 패턴만 남은 티타늄 위에서 나노 패턴 모양으로 에폭시가 굳어진다. 에폭시가 굳어진 후에는 표면에너지가 작은 티타늄 때문에 쉽게 분리가 가능하다. 도 6은 분리된 에폭시 기판체의 나노 패턴을 보여주는 원자현미경(AFM) 사진이다.
나노 패턴화된 에폭시 기판체 상부에 전극의 형성
실시예 5에서 제조한 나노 패턴 에폭시 위에 전도성 에폭시(DOTITE electroconductives, type D-500, 동일랩메이트)로 구리 테이프와 연결시킬 부분을 형성하였다. 이어, 금 입자 진공증착장비(sputter 및 evaporator, Vacuum Device Inc, Vacuum Device Ion Coater System, Magnetron Sputter, MSP-1S)를 이용하여 40 mA의 전류를 가하면서, 상기 연결 부분에 목적하는 전극 모양으로 금(Au, 순도: 99.99%, 동일랩메이트)을 코팅하였다. 40 mA의 전류를 가한 이유는 10nm 크기의 금입자를 형성할 수 있어, 코팅되는 금의 크기를 조절하기 위해서이다. 이어, 전극이 생성된 나노 패턴 에폭시 기판체 상부의 전도성 에폭시 부분을 구리 테이프로 연결시켜, 나노 패턴된 에폭시 기판체에 전극을 형성하였다.
도 7은 금입자가 코팅된 나노패턴화된 티타늄 기판체 표면을 보여주는 전계방사형 주사전자현미경(FE-SEM) 사진이다. 금 입자로 인해 3중 엠보싱 구조를 확인 가능하고 상기 구조는 티타늄 나노 패턴의 그레인 바운더리 때문에 수 ㎛의 엠보싱 구조, 100 ㎚의 직경을 가진 나노 구조, 100nm 직경 위에 약 10 nm의 금 입자로 구성된다.
나노 패턴 에폭시 기판체 전극 상부에 마스크의 형성
실시예 5에서 전극이 형성된 나노 패턴 에폭시 기판체 상부에 가로 3 mm, 세로 5 mm 크기의 직사각형 마스크를 형성하여 전기 화학적 반응이 동일한 면적에서만 이루어지도록 하였다. 상기 마스크는 전기가 통하지 않고 접착성이 좋은 소수성의 물질인 폴리머 테이프(캡톤 테이프)로서 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 반응면적 이외의 부분으로 빠져나가지 않도록 한다. 도 11은 전극이 형성된 나노 패턴 에폭시 기판체 상부에 형성된 마스크를 보여주는 모식도이다. 마스크는 일정한 면적에서만 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 반응할 수 있도록 하여, 측정시 일정한 결과값을 나타내어 재현성을 좋게 해준다.
전극이 형성된 나노 패턴 에폭시 기판체에서 전기화학적 검출
전극이 형성된 나노 패턴 에폭시 기판체 상부의 패턴화된 부분에 프로트롬빈 시간(prothormbin time) 시약(Hemosil PT-Fibrinogen HS, Instrumentation Laboratory, U.S.A)이 포함된 혈소판 제거 혈장(platelet poor plasma) 또는 전 혈(whole blood)을 떨어뜨렸다. 이 경우 POTENTIOSTAT GALVANOSTAT AUTOLAB 장비를 이용하여 인가되는 정전류 0.01mA를 공급하고, General Purpose Electrochemical System GPES version 4.9 프로그램을 이용하여 검출되는 전압값 변화를 통해 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 굳어지는 현상을 그래프로 얻을 수 있었다.
실험결과
도 10에서 확인할 수 있듯이, 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 전해질 역할을 하여 처음에 정전류 0.01mA를 흘려주었을 때 전류가 흐르다가, 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 응고되면서 전류의 흐름을 방해하게 되고 저항값은 증가하게 된다. 이때 증가된 저항값을 그래프로 출력하면서 시간을 측정할 수 있다. PT 시약의 양을 조절하면 혈소판 제거 혈장 또는 전혈의 응고되는 시간을 제어 할 수 있으며, 40초 이내에 결과를 얻을 수 있다.
PT 시약은 혈소판 제거 혈장(PPP)의 PT를 측정하는 경우 1-3 ㎕ 그리고 전혈(WB)의 PT 측정하는 경우 1-5 ㎕의 양으로 첨가하였다. PT 시약을 PPP 또는 WB 20 ㎕ 위에 첨가한 다음, PT을 측정하였다.
도 12a에서 확인할 수 있듯이, PPP의 PT 측정의 경우, PT 시약 1 ㎕를 첨가하였을 때, 40초에서 그래프가 변하는 모습을 볼 수가 있었다. 이는 정전류를 흘려주면 표면에서 저항값 변화에 의해 전압값이 변했기 때문이다. 즉, 처음에는 전압값이 일정하다가 표면에서 PPP가 응고됨과 동시에 표면의 저항값이 증가하게 되고, 이렇게 증가된 저항값을 장비가 인식하면서 정전류를 보정하여 전압값이 증가하였기 때문이다. 또한 증가된 저항값으로부터 표면에서 PPP의 응고 현상을 그래프로 나타낼 수 있다.
또한, 도 12b에서 볼 수 있듯이, WB도 동일한 원리로 PT 시약 2 ㎕ 첨가하는 경우 약 23초에서 그래프가 변하는 모습을 확인할 수 있다. 이는 WB가 응고되면서 에폭시 기판의 표면에서 저항값이 커지므로 정전류를 맞춰주기 위해서 전압값이 올라가기 때문이다.
한편, 종래 응고센서 전극(흑연전극)은 혈소판 제거 혈장 또는 전혈로 PT 측정을 했을 경우 전혀 굳는 모습을 관찰할 수가 없지만, 나노 패턴 에폭시의 경우는 굳는 시점이 종래 응고센서 전극과 확연히 차이가 남을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 나노 패턴 에폭시는 혈소판 제거 혈장 또는 전혈 모두 측정이 가능함을 결과 그래프가 보여주고 있다.
이렇게 정전류를 흘려주면서 기존의 응고센서에서는 나타나지 않는 급격히 변화하는 그래프의 형성은 본 발명에서 채택한 나노 패턴 에폭시 기판체의 특성 때문이다. 종래 응고센서에 이용되는 일반 흑연전극은 표면적이 극대화되어있지 못하기 때문에 PPP 혹은 WB의 응고 순간을 급격히 변화하는 그래프로 형성하지 못하였다. 그러나, 도 8에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 나노 패턴 에폭시 기판체는 3중 나노 패턴 구조를 형성하고 있어, 직경 100 nm, 높이 40 nm의 나노 패턴으로 표면이 극대화되어 표면에서 일어나는 아주 미세한 변화를 측정할 수 있다. 이러한 표면의 극대화는 종래 전극에서 나타내지 못하는 그 래프를 나타냄을 알 수 있다.
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이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 나노 패턴화된 에폭시 기판체를 이용하여 혈액 응고 측정을 실시하는 것을 보여주는 사진이다. 양쪽의 구리 테이프에 전극을 연결하고 마스크 테이프 위에 혈소판 제거 혈장 또는 전혈을 떨어뜨려, 0.01 mA의 정전류를 흘려주면서 측정하는 것을 보여준다.
도 2는 본 발명에서 양극산화법을 이용하여 티타늄을 양극산화 시키는 것을 보여주는 모식도이다. 티타늄 금속 및 백금은 각각 양극 및 음극에 연결하며 전해질은 0.25 wt% 불화암모늄 에틸렌글리콜이다.
도 3은 본 발명에 따라 양극산화법으로 제조된 티타늄 나노 튜브를 에폭시를 이용하여 티타늄 금속에서 분리시키는 것을 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따라 양극산화법를 이용하여 제조된 나노 패턴화된 티타늄 기판체를 통해 나노 패턴화된 에폭시 기판체를 제조하는 방법을 보여준다.
도 5는 본 발명의 나노 패턴화된 에폭시 기판체를 원자현미경(Atomic Force Microscope, AFM)으로 측정하는 것을 보여준다. 나노 패턴 티타늄에서 에폭시를 분리한 다음 에폭시의 나노 패턴 부분을 AFM으로 표면 분석 하였다.
도 6은 본 발명의 패턴화된 에폭시 기판체의 표면을 보여주는 AFM 사진아다.금 입자를 코팅하지 않아 2중 엠보싱 구조를 보여주고 있다. 높이 40 nm 및 직경 100 nm의 패턴을 확인 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 양극산화법에 따라 제조된 금입자가 코팅된 나노 패턴화된 티타늄 기판체 표면을 보여주는 전계방사형 주사전자현미경(FE-SEM) 사진이다.
도 8은 본 발명의 따라 제조된 금입자가 코팅된 나노 패턴화된 티타늄 기판체의 3중 엠보싱 구조를 보여주는 모식도이다. AFM에서 확인한 나노 패턴 에폭시의 2중 엠보싱구조와 금 입자를 코팅시켜서 전극을 형성 했을 때의 3중 엠보싱 구조를 보여준다.
도 9는 본 발명의 나노 패턴 에폭시 기판체의 전극형성 단면을 보여주는 모식도이다. 엠보싱구조의 형태와 전극을 형성하는 금 입자 부분, 전도성 에폭시 및 구리테이프를 포함하여 전극을 형성하는 단면을 보여준다.
도 10은 본 발명의 나노 패턴 에폭시 기판체의 전극 부분에 전류가 흐르는 모습을 보여주는 모식도이다. 직선의 화살표는 전류의 흐름 방향을 나타내고, 곡선의 실선 화살표는 혈소판 제거 혈장(Platelet Poor Plasma, PPP) 또는 전혈(Whole Blood, WB)이 응고되기 전에 전해질 역할을 하면서 전류가 흐르는 것을 보여주며, 곡선의 점선 화살표는 혈소판 제거 혈장(Platelet Poor Plasma, PPP) 또는 전혈(Whole Blood, WB)이 응고되면서 전해질 역할을 하지 못하여 전류가 약하게 흐르는 것을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 나노 패턴 에폭시 기판체의 전극 부분에 혈소판 제거 혈장 또는 전혈이 접촉하는 부분의 마스크를 보여주는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 나노 패턴 에폭시 기판체를 이용하여 혈소판 제거 혈장(도 12a) 및 전혈(도 12b)의 프로트롬빈 시간(prothrombin time, PT) 측정한 결과 그래프이다. 점선부분은 종래 응고센서 전극(흑연전극)이다. 도 12a에서 점선 그래프 중 180초에서 가장 높은 전압값을 가지는 그래프부터 각각 PT 시약 2, 1 및 3 μl를, 그리고 실선 그래프 중 가장 빨리 전압값을 변화를 보여주는 그래프로부터 PT 시약 1, 2 및 3 μl를 처리하였다. 또한, 도 12b에서 점선 그래프 중 180초에서 가장 높은 전압값을 가지는 그래프부터 각각 PT 시약 5, 3 및 1 μl를, 그리고 실선 그래프 중 가장 빨리 전압값을 변화를 보여주는 그래프로부터 PT 시약 3, 5 및 1 μl를 처리하였다.

Claims (12)

  1. 다음의 단계를 포함하는 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판의 제조방법:
    (a) 티타늄 기판을 양극산화시켜 티타늄 산화 피막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 티타늄 산화 피막이 형성된 티타늄 기판으로부터 상기 티타늄 산화 피막을 제거하여 표면에 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판을 수득하는 단계;
    (c) 상기 오목한 형상이 형성된 티타늄 기판에 에폭시 수지를 도포하는 단계; 및
    (d) 상기 티타늄 기판을 제거하여 볼록한(convex) 면들의 나노패턴이 형성된 에폭시 기판을 수득하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 (e) (d) 단계 이후에 상기 나노패턴이 형성된 에폭시 기판의 상부에 금속 전극을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 방법은 (f) (e)단계 이후에 상기 금속 전극 상부에 천공 형성된 마스크(mask)를 위치하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 양극산화는 전해질 용액의 존재 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전해질 용액은 불화암모늄 에틸렌글리콜인 것을 특징을 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 양극산화는 20-60 V의 전압을 가하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 티타늄 산화 피막의 제거는 에폭시를 도포하여 티타늄 산화 피막과 결합한 에폭시와 티타늄 기판과의 표면에너지 차이로 티타늄 산화피막과 결합된 에폭시를 분리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 금속은 금, 은, 구리 또는 백금인 것을 특징으로 하 는 방법.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 전극의 형성은 전자빔 증착, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 저압 화학기상법, 졸-겔 합성법, 전기 도금 또는 무전해 도금법에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 혈액응고 측정용 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판.
  11. 상기 제 10 항의 나노패턴을 나타내는 에폭시 기판에 혈액 시료를 접촉하는 단계 및 상기 에폭시 기판의 전압을 측정하는 단계를 포함하는 혈액응고 측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 혈액 시료는 혈소판 제거 혈장 또는 전혈인 것을 특징으로 하는 혈액응고 측정 방법.
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