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현수 왕
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1 Polymer(Korea), Vol. 36, No. 2, pp ISSN X(Print) ISSN (Online) 전기방사법을통해제조된 Poly(L-lactide-co-ε -caprolactone) /Marine Collagen 나노파이버의특성및세포친화력평가 김우진, 신영민 박종석 권희정 김용수, 신흥수 노영창 임윤묵, 정무상 * 한국원자력연구원정읍방사선과학연구소방사선공업환경연구부, ** 한양대학교응용화학생명공학부생명공학과, *** 제주한라대학교임상병리과 (2011년 5월 30일접수, 2011년 7월 5일수정, 2011년 8월 29일채택 ) Characteristics and Biocompatibility of Electrospun Nanofibers with Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone)/Marine Collagen Woo-Jin Kim*, **, Young Min Shin*, Jong-Seok Park*, Hui-Jeong Gwon*, Yong-Soo Kim*, **, Heungsoo Shin**, Young-Chang Nho*, Youn-Mook Lim*,, and Moo Sang Chong*** *Radiation Research Division for Industry and Environment, Advanced Radiation Technology Institute, Korea Atomic Energy Research Institute, 1266 Sinjeong-dong, Jeongeup-si, Jeollabuk-do , Korea **Department of Bioengineering, Division of Applied Chemical and Bio Engineering, Hanyang University, 17 Haengdang-dong, Seongdong-gu, Seoul , Korea ***Department of Clinical Pathology, Cheju Halla University, Jeju Special Self-Governing Province , Korea (Received May 30, 2011; Resived July 5, 2011; Accepted August 29, 2011) 초록 : 본연구의목적은전기방사법을사용하여 poly(l-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) 과 marine collagen (MC) 이혼합된나노섬유를제조하는것이다. 전기방사된나노섬유의직경과형태는여러공정변수에의해서변화되는데, PLCL 과 MC 의혼합비, 노즐과콜렉터와의거리, 노즐의직경, 용액의방출속도그리고전기장의세기변화에따라나노파이버의직경을주사전자현미경을통해서분석하였다. 또한제조된나노파이버의표면변화를확인하기위해물과의접촉각을측정하였으며, 나노파이버의세포친화성을평가하기위해 MG-63 을이용하여생존율과흡착형태를주사전자현미경과형광현미경을통해서관찰하였다. 이와같은연구결과, 방사거리, MC 의함량, 전기장의세기가증가할수록제조된나노파이버의평균직경은감소하는경향을나타냈다. 또한 MC 의함량이증가할수록나노파이버의친수성이증가하였고세포독성은관찰되지않았다. 이에따라해양유래생물에서추출한콜라겐은조직공학용소재에새롭게사용될수있을것으로예상된다. Abstract: The uniform nanofibers of poly(l-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) with different contents of marine collagen (MC) were successfully prepared by electrospinning method. The effects of the major parameters in electrospinning process such as tip to target distance (TTD), voltage, nozzle size and flow rate on the average diameter of the electrospun nanofiber were investigated in generating composite nanofiber. The diameter and morphology of the nanofibers were confirmed by a scanning electron microscopy (SEM). Also, we measured a water contact angle to determine the surface wettability of the nanofibers. The average diameter of the nanofibers decreased as the value of TTD, MC contents, and voltages increased in comparison with that of pristine PLCL nanofiber. In contrast, the diameter of the nanofibers increased as the flow rate and inner diameter of nozzle increased in comparison with that of pristine PLCL. In addition, the hydrophilicity of the nanofiber and attachment of MG-63 cells on the sheets increased as incorporated collagen contents increased. Therefore, the marine collagen would be a potential material to enhance cellular interactivity of synthetic materials by mimicking the natural tissue. Keywords: poly(l-lactide-co-ε-caprolactone), marine collagen, nanofiber, electrospinning. To whom correspondence should be addressed. ymlim71@kaeri.re.kr 124

2 전기방사법을통해제조된 Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone)/Marine Collagen 나노파이버의특성및세포친화력평가 125 서 전기방사법은고분자용액을이용하여수백나노미터부터수마이크론까지미세한섬유를제조할수있는매우효과적이며편리한제조기술이며, 1 매우간결하면서도저렴한설치비용을요구한다. 일반적으로, 구성부품으로는실린지펌프 (syringe pump), DC 고전압발생기 (power supply). 콜렉터 (aluminum collector) 등으로구성되며, 전기방사할경우에주공정변수로는용액의농도, 점도, 표면장력, 방출속도, 전기장의세기, 노즐의크기, 노즐끝에서콜렉터까지의거리등이대표적이다. 2 전기방사의기본원리로서노즐끝의반구형방울표면에는전하또는쌍극자반발로인해테일러콘 (Taylor cone) 이형성되며, 임계전기장세기에서반발정전기력이표면장력을극복하게되면고분자용액은테일러콘끝에서제트 (jet) 를형성하면서방출된다. 방출된제트는용액특유의점도성때문에공기중으로날아가면서용매는증발하게되고콜렉터에는고분자섬유가쌓게된다. 3 이러한전기방사법은최근 10 여년전부터조직공학연구분야에서나노섬유형지지체를만드는데사용되었는데, 대표적인생체적합성, 생분해성합성고분자물질로써 poly (lactide-co-glycolide) (PLGA), 4 poly(ε-caprolactone) (PCL), 5 poly(l-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL), 6 poly(lactide) (PLA) 7 가사용되었으며, 키토산 (chitosan), 8 젤라틴 (gelatin), 9,11 콜라겐 (collagen) 10 등과같은천연고분자도사용되었다. 합성고분자는기계적으로우수한특성을갖는반면생체적합성은낮으며, 천연고분자는합성고분자와반대의특성을보여주어각각제작된지지체는제한적인기능성만을보여주었으나, 최근이들고분자들의혼합물을이용하여기존지지체의단점을개선하는연구가다수진행되고있으며, 이는약물전달시스템, 상처치료분야 12 등여러분야에서널리사용되고있다. 본실험에사용된 PLCL 은 lactide 와 caprolactone(cl) 의공중합체로고무처럼부드러운탄성을갖고있으며, 13,14 이와같은특성때문에피부, 근육, 혈관과같은탄성력이뛰어난조직공학분야에서사용빈도가증가하고있다. 15 그러나 PLCL 은탄성력과같은뛰어난기계적인강도를지니고는있으나낮은표면친수성으로세포의흡착에제한적이며결과적으로증식력과분화능을제한하는문제점이있다. 16 이에따라본실험에서는 PLCL 의세포부착력을향상시키기위한방법으로천연고분자물질인콜라겐을혼합한나노파이버를개발하였다. 콜라겐은피부, 뼈, 힘줄, 인대등의조직과세포외기질에많이분포되어있는물질이며, 혈관평활근세포의활성을조절하는생체모방형지지체가이미개발되었다. 17,18 일반적으로, 실험에서사용되는콜라겐은송아지의피부나뼈를통해서획득되지만, 이렇게얻어진콜라겐은광우병 (BSE, bovine spongiform encephalopathy), 전염성해면양뇌증 (TSE, transmissible spongiform encephalopathy), 그리고 론 구제역 (FMD, foot-and-mouth disease) 등의발생가능성이있어최근동물성콜라겐의사용에대한위험성이증가되었으며, 19,20 이에대한대안으로해파리에서추출된해양성콜라겐의연구가증가하고있다. 21 본실험에서는해파리에서추출한콜라겐과 PLCL 을일정비율 (10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10) 로용매에용해시켜일반적인전기방사법과동일한방법으로전기방사를실시하였다. 다양한공정변수의변화를통해서형성된나노파이버시트의섬유직경변화와형태를관찰하였으며 MG-63 세포를이용하여해양생물에서추출된콜라겐이함유된 PLCL 의세포독성평가를실시하였다. 또한주사전자현미경, 형광현미경을이용하여나노파이버쉬트의표면상의세포부착여부를관찰하였다. 실 재료. 본연구에서는 poly(l-lactide-co-ε-caprolactone) 의합성에필요한 L-lactide 는 Purac Biochem(Gorinchem, Netherlands) 에서구입하였고, ε-caprolactone, 1,6-hexanediol, stannous octoate, chloroform, methanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- propanol(hfip) 는 Sigma-Aldrich(St.Louis, USA) 에서구매하였다. Marine collagen(mc) 은네비온 (Seoul, Korea) 에서구매하였다. PLCL 의합성. PLCL 을합성하기위해서단량체인 lactide (LA) 와 caprolactone(cl) 를 150 o C 에서 24 시간동안촉매제인 stannous octoate 를첨가하여개환중합반응을실시하였다. 반응을마친산물은클로르포름에녹여서마이크로필터링을실시후에진공건조를실시하였으며, 평균분자량은약 이었다. 실험조건및장비. 전기방사를실시하기위해서 HFIP 용액에전체고분자의농도를 3, 5 wt% 로용해시켜사용하였으며, 용액내 PLCL 과 MC 은 10:0, 7:3, 5:5, 3:7 (P10M0, P7M3, P5M5, P3M7) 비율로혼합하여각각의샘플을제조하였다. 기본적인전기방사장치의구성요소로는 DC 전압공급장치 (DC voltage power supply, NNC-60K-2 ma, nanonc, Korea), 콜렉터 (collector), 노즐 (nozzle), 시린지펌프 (infusion pump, ESR-200RD, nanonc, Korea) 를사용하였으며전기방사공정변수조건으로는용액의방출속도 (0.001, 0.003, ml/min), 노즐과콜렉터와의거리 (10, 15, 20 cm), 자기장의세기 (10, 15 kv), 노즐의직경의차이 (21, 25 G) 를변화시키면서각각의혼합고분자를일정시간방사하여적층시키는방식을사용하였다. 분석. 전기방사공정을통해서제작된나노파이버쉬트의섬유직경을측정하기위해 sputter 를사용하여 15 ma 로 60 초동안백금코팅을실시하였으며주사전자현미경 (SEM, JSM- 6390, JEOL, Japan) 을사용하여 5000 배에서나노파이버를관찰하였다. 제조한나노파이버쉬트의 MC 의함량비에따른물과의친수화도를확인하기위해서 PLCL/MC 쉬트를접촉각 험 Polymer(Korea), Vol. 36, No. 2, 2012

3 126 김우진 신영민 박종석 권희정 김용수 신흥수 노영창 임윤묵 정무상 측정기 (phoenix-300, Korea) 를이용하여측정하였다. 나노파이버쉬트의세포독성을확인하기위해서각각의쉬트를 96-well 크기로일정하게샘플링을한뒤 MG-63 세포 ( cell/well) 를 37 o C 에서 24 시간동안배양 (DMEMhigh glucose, 10% FBS, 1% PS) 시킨후에 Cell Counting Kit-8(CCK-8, Dojindo, Tokyo) 을이용하여 450 nm 에서 micro plate reader 를사용하여흡광도를측정하였다. 또한나노파이버쉬트를직경 1.5 cm 의원형으로일정하게제작한후에 MG-63 세포를 24 well plate( cell/well) 에서 37 o C, 24 시간동안배양시킨후나노파이버에부착된세포를고정화와형광염색을실시하여전자주사현미경과형광현미경을통해서나노파이버쉬트의세포부착여부를관찰하였다. 른나노파이버의직경의변화를조사하기위하여전체고분자용액내천연고분자 MC 의혼합비율을 0, 30, 50, 70, 100% 로변화시켜나노파이버를제조하였다. Figure 2 에나타나는바와같이 MC 의혼합비율이점점증가함에따라나노파이버의길이가 207±45, 166±40, 116±59 nm 로평균적으로감소하는경향을확인할수있었다. 이는순수 MC 만으로실시한전기방사의경우에는섬유화가이루어지지않았기에섬유의직경이아닌비드의직경을측정함으로 MC 의비율이 70% 인샘플에비해서직경분포도가커지는것을확인할수있었다 (Figure 2(e)). 일반적으로합성 결과및토론 HFIP 를이용하여고분자혼합용액을전기방사실시하는동안제트의형성이균일하게이루어지는것을육안으로확인할수있었다. 공정변수의다양한변화를통해서 PLCL 나노파이버의직경의변화를관찰할수있었다. 용액의농도변화에따른나노파이버의직경의변화는 Figure 1 에서관찰할수있다. 혼합고분자용액의전체농도가 3, 5 wt% 로증가할수록평균직경의크기가 230±47, 263±76 nm 로증가되며분포범위가넓어지는것을통해서용액의농도가증가할수록나노파이버의직경은증가한다는것을확인할수있었다. 농도가높은고분자용액의전기방사시에형성되는나노파이버의직경의크기는낮은농도의고분자용액의나노파이버의직경에비해서큰것이일반적이다. 22 이는농도의변화가용액의표면장력, 점도, 전도성에영향을미쳐형성되는나노파이버의형태와직경의변화에중요한변수로작용하기때문이다. 23 혼합된고분자용액내의천연고분자물질의함량에따 Figure 1. SEM images and fiber diameter distribution of PLCL/MC fibers as a function of polymer solution concentration (a) 3 wt%; (b) 5 wt% (PLCL/MC=7/3 (w/w), electric voltage=10 kv, flow rate= ml/min, tip-target distance=15 cm, needle size=25 G). Figure 2. SEM images and fiber diameter distribution of PLCL/MC fibers as a function of the MC content of total polymer solution (a) PLCL/MC=10:0; (b) PLCL/MC=7:3; (c) PLCL/MC=5:5; (d) PLCL/ MC=3:7;(e) PLCL/MC=0:10 (concentration=3 wt%, electric voltage= 10 kv, flow rate=0.001 ml/min, tip-target distance=10 cm, needle size=25 G). 폴리머, 제 36 권제 2 호, 2012 년

4 전기방사법을통해제조된 Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone)/Marine Collagen 나노파이버의특성및세포친화력평가 127 Figure 4. SEM images and fiber diameter distribution of PLCL/MC fibers as a function of electric voltage (a) 10 kv; (b) 15 kv (concentration=3 wt%, PLCL/MC=7/3 (w/w), tip-target distance=10 cm, flow rate=0.001 ml/min, needle size = 25 G). Figure 3. SEM images and fiber diameter distribution of PLCL/MC fibers as tip-target distance (a) 10 cm; (b) 15 cm; (c) 20 cm (PLCL/ MC=7/3 (w/w), electric voltage=10 kv, flow rate=0.001 ml/min, needle size=25 G). 고분자와천연고분자의혼합에의한전기방사의나노파이버는합성고분자만을단일로사용한나노파이버보다직경이작아짐을확인할수있다. 23 이러한현상의원인으로는전하의밀도가증가함에따라나노파이버의직경이얇아진것으로사료된다. 24 전기방사장치의팁과콜렉터와의거리가생성되는 PLCL/MC 나노파이버에미치는영향에대한형태와직경의분포를확인할수있었다 (Figure 3). 팁과콜렉터사이의거리가 10, 15, 20 cm 으로증가함에따라생성된나노파이버의직경은 346±166, 284±88, 239±35 nm 으로직경은얇아지고분포도가균일해지는것을확인할수있었으며, 이와같은현상은증가된거리가용매의증발속도에영향을주어재결합시간에영향을주기때문인것으로생각된다. 25 따라서팁과콜렉터사이의거리증가는나노섬유의직경을줄이는주요공정변수라고할수있다. 26,27 일반적으로나노파이버의직경은전기장의변화가초기제트의안정성에영향을주기때문에전압이높아질수록, 높은정전기적힘이초기제트에작용하게되어직경이감소한다. 28 그러나 Figure 4 에서나노파이버의직경의차이는평균적인값을비교해보았을때전기장의세기가 10, 15 kv 로증가함에따라생성되는나노파이버의평균직경은 207 ± 45, 266 ± 41 nm 증가한것으로볼수있으나, 이는편차정도가크기때문에나타나는수치상의증가일뿐이며 Figure 5. SEM images and fiber diameter distribution of PLCL/MC fibers as a function of flow rate (a) ml/min; (b) ml/min; (c) ml/min (concentration=5 wt%, PLCL/MC=7/3 (w/w), tip-target distance=10 cm, flow rate=0.001 ml/min, needle size=21 G). 분포도를확인해보았을때전기방사에따른섬유의직경의변화는없는것으로사료된다. 따라서일정한팁 - 콜렉터거리에서높은전압은제트의안정성에영향을주어파이버의직경편차를크게하여넓은분포도를갖게된것으 Polymer(Korea), Vol. 36, No. 2, 2012

001 ml/min, electric voltage=10 kv). 로사료된다. 용액의방출속도에따른직경의변화에대해서분석한결과는 Figure 5 에나타내었다. 일반적으로, 용액의방출속도는노즐의끝에맺히는용액의양을증가시키게되고맺혀진용액내의전하밀도가감소하는경향을띠는데, Figure 5 에서알수있듯이용액의방출속도가 0.001, 0.003, 0.

5 128 김우진 신영민 박종석 권희정 김용수 신흥수 노영창 임윤묵 정무상 Figure 6. SEM images and fiber diameter distribution of PLCL/MC fibers as a function of needle size (a) 21 G; (b) 25 G (concentration= 3 wt%, PLCL/MC=7/3 (w/w), tip-target distance=10 cm, flow rate= ml/min, electric voltage=10 kv). 로사료된다. 용액의방출속도에따른직경의변화에대해서분석한결과는 Figure 5 에나타내었다. 일반적으로, 용액의방출속도는노즐의끝에맺히는용액의양을증가시키게되고맺혀진용액내의전하밀도가감소하는경향을띠는데, Figure 5 에서알수있듯이용액의방출속도가 0.001, 0.003, ml/min 으로증가함에따라평균직경의크기는 263±78, 368±79, 443±77 nm 으로증가하는것을확인할수있었다. 이는증가된속도에의해맺혀지는용액의양의증가로전하밀도가감소하게되어생성되는나노파이버의직경은커졌다고할수있다. 29,30 Figure 6 은전기방사공정시니들의내경차이에따른파이버의영향을관찰한것으로 21, 25 G 로노즐의내경의크기가감소함에따라평균직경은 213±67, 207±45 nm 으로감소한다는것을확인할수있었다. 내경의크기가작아짐에따라평균직경의크기가감소하였으나노즐의내경의차이가크지않아파이버직경에큰영향을나타내지않았다 전기방사공정을통한나노파이버시트의표면의친수성의변화여부를확인하기위해서접촉각실험을실시하였다. Figure 7 은 MC 의함량에대한나노파이버쉬트표면의친수성의변화정도를나타낸결과이다. P10M0 나노파이버쉬트는약 80 o 의접촉각결과를보여주어높은표면소수성을보여주었으나, MC 의함량이 30, 50, 70% 로증가함에따라접촉각이 65, 45, 30 o 으로감소하는것을관찰할수있었다. 이와같은결과는친수성곁사슬을갖는콜라겐의특성에따른결과로 MC 의함량이증가할수록친수성이높아진다는것을보여준다. 그러므로 MC 의함량의차이가 PLCL 표면의친수성에영향을주어세포친화력을증가시켜줄수있을것으로사료된다. PLCL/MC 의나노파이버의세포독성여부를평가하기위해서 MG-63 cell 을시트에분주한후 CCK-8 kit 를사용하여평가한결과를 Figure 8 에나타내었다. P10M0 을비롯한모든시료에서생존율 80% 이상의결과를확인할수있었으며, 모든시료가세포독성이없는것을확인할수있었다. 나노파이버쉬트에서세포의부착여부는주사전자현미 Figure 7. Water contact angles of pristine PLCL and PLCL/MC nanofibers. Figure 8. Cell viability on the PLCL/MC nanofibers (CCK-8 assay). 폴리머, 제 36 권제 2 호, 2012 년

전기방사법을통해제조된 Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone)/Marine Collagen 나노파이버의특성및세포친화력평가 129 양생물추출콜라겐을갖는 PLCL/MC 의나노파이버쉬트를제조하였고, 함량비에따른나노파이버쉬트의표면의변화를관찰하였다.

6 전기방사법을통해제조된 Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone)/Marine Collagen 나노파이버의특성및세포친화력평가 129 양생물추출콜라겐을갖는 PLCL/MC 의나노파이버쉬트를제조하였고, 함량비에따른나노파이버쉬트의표면의변화를관찰하였다. 천연고분자양이증가할수록친수성이증가하였으며, 이들쉬트의독성평가및세포부착성실험결과에서콜라겐의함유가세포의증식을위한기본조건을제공해줄수있는것으로확인되었다. 또한이는동물유래성콜라겐과유사한결과임을확인할수있었기때문에해양생물추출콜라겐을사용함으로써 PLCL/MC 나노파이버쉬트는인체에무해한조직공학적재료로서유용하게사용될수있을것으로전망한다. 감사의글 : 본연구는교육과학기술부에서주관하는원자력연구개발사업의지원으로수행되었으며, 이에감사드립니다. 참고문헌 Figure 9. SEM and fluorescence microscope images of MG-63 cells on PLCL/MC nanofibers (red color: actin filament, blue color: nucleic acid). 경과형광현미경을통해서육안으로확인할수있었다 (Figure 9). 콜라겐의함량이많을수록순수 PLCL 나노파이버쉬트에비해서더욱많은세포가분포되어있는것을전자주사현미경에서확인할수있었으며형광현미경으로관찰한이미지에서는파란색형광을띤핵의존재를육안으로확인할수있었다. 상기두가지방법의관찰결과 P10M0 의세포의생존율은 P3M7, P5M5, P7M3 에비해서현저히낮은것을육안으로관찰할수있었으며이는단일합성고분자보다콜라겐이함유된시료의경우높은친수성표면의변화로인해세포의접착가능성의증가때문인것으로사료된다. 결 론 이실험에서전기방사를이용하여다양한함량비의해 1. T. Uyar and F. Besenbacher, Polymer, 49, 5336 (2008). 2. D. H. Reneker, A. L. Yarin, H. Fong, and S. Koombhongse, J. Appl. Phys., 87, 4531 (2000). 3. J. A. Matthews, E. D. Boland, G. E. Wnek, D. G. Simpson, and G. L. Bowlin, J. Bioact. Compat. Polym., 18, 125(2003). 4. X. Xin, M. Hussain, and J. J. Mao, Biomaterials, 28, 316 (2007). 5. H. Yoshimoto, Y. M. Shin, H. Terai, and J. P. Vacanti, Biomaterials, 24, 2077 (2003). 6. S. I. Jeong, J. H. Kwon, J. I. Lim, S. W. Cho, Y. Jung, W. J. Sung, S. H. Kim, Y. H. Kim, Y. M. Lee, B. S. Kim, C. Y. Choi, and S. J. Kim, Biomaterials, 26, 1405 (2005). 7. K. Kim, M. Yu, X. Zong, J. Chiu, D. Fang, Y. S. Seo, B. S. Hsiao, B. Chu, and M. Hadjiargyrou, Biomaterials, 24, 4977 (2003). 8. B. Duan, X. Yuan, Y. Zhu, Y. Zhang, X. Li, Y. Zhang, and K. Yao, Eur. Polym. J., 42, 2013 (2006). 9. H. Homayoni, S. A. H. Ravandi, and M. Valizadeh, Carbohydr. Polym., 77, 656 (2009). 10. J. Venugopal, L. L. Ma, T. Yong, and S. Ramakrishna, Cell. Biol. Int., 29, 861 (2005). 11. J. Lee, G. Tae, Y. H. Kim, I. S. Park, and S. H. Kim, Biomaterials, 29, 1872 (2008). 12. M. Spasova, O. Stoilova, N. Manolova, I. Rashkov, and G. Altankov, J. Bioact. Compat. Polym., 22, 62 (2007). 13. I. K. Kwon, S. Kidoaki, and T. Matsuda, Biomaterials, 26, 3929 (2005). 14. S. I. Jeong, B. S. Kim, S. W. Kang, J. H. Kwon, Y. M. Lee, S. H. Kim, and Y. H. Kim, Biomaterials, 25, 5939 (2004). 15. K. Garkhal, S. Verma, K. Tikoo, and N. Kumar, J. Biomed. Mater. Res. Part A, 82, 747 (2007). 16. M. Honda, N. Morikawa, K. Hata, T. Yada, S. Morita, and M. Ueda, and K. Kimata, Biomaterials, 24, 3511 (2003). 17. K. S. Rho, L. Jeong, G. Lee, B. M. Seo, Y. J. Park, S. D. Hong, Polymer(Korea), Vol. 36, No. 2, 2012

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jaeryomading review.pdf 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1. S. Kim, H. Y. Jeong, S. K. Kim, S. Y. Choi and K. J. Lee, Nano Lett. 11, 5438 (2011). 2. E. Menard, K. J. Lee, D. Y. Khang, R. G. Nuzzo and J. A. Rogers, Appl. Phys. Lett. 84,