스핀 코팅 방식을 이용한 박막 고체 광 조직 팬텀 제작 및 피부 층 구조의 모사 가능성에 대한 연구

Abstract

인체 피부를 모사하기 위하여 제작된 박막 고체 광 조직 팬텀은 다양한 목적을 위해 사용되어 왔다. 기존의 박막 고체 광 조직 팬텀 제작에 관한 연구에서는, 원하는 두께의 팬텀을 제작하기 위해 틀을 이용하여 원하는 두께의 팬텀을 제작하는 방식이나 용액이 경화되기 이전에 두께에 맞춰 부피를 계산하여 제작하는 방법으로 제작 과정에서의 번거로움이 많다는 한계가 있다. 이러한 한계를 개선하기 위해, 본 연구에서는 스핀 코팅 방식을 이용하여 반복성 및 재현성이 높고 두께 조절이 용이한 박막 고체 광 조직 팬텀 제작법을 제시하고 기존의 제작 방법으로는 모사하기에 어려움이 많은 인체 피부의 표피층과 유사한 박막 두께의 고체 광 조직 팬텀을 해당 제작법으로 제작하였다. 박막 고체 광 조직 팬텀 제작에서는 회전 속도, 광 흡수 물질의 농도 및 팬텀의 적층에 대한 실험적 변수를 조절함으로써 제작되었다. 단층의 박막 고체 광 조직 팬텀 두께는 스핀 코팅 시 회전 속도의 변화에 따라 기하급수적으로 감소하였으며, 결과로는 회전 속도 250 rpm에서 65 ± 0.28 μm의 최대 두께를 나타냈으며, 회전 속도 2500 rpm에서 5.1 ± 0.17 μm의 최소 두께를 나타냈다. 적층을 통한 다층의 박막 고체 광 조직 팬텀의 두께는 적층 수에 따라 증가하였으며 회전 속도 변화에 대한 적층 수와 적층한 팬텀 두께에 대한 실험 변수는 멱함수를 이용하여 곡선 적합하였으며, 결과로 도출된 실험식의 추정값과 실제 측정한 실험값 사이에서 모든 경우 R2≥0.95 이상의 높은 상관관계를 나타냈다. 제작된 박막 고체 광 조직 팬텀의 두께는 고해상도 마이크로 현미경을 이용하여 관심 영역 3곳을 측정하여 반복성 및 재현성 있는 결과 값을 획득하였다. 반면에, 박막 고체 광 조직 팬텀 혼합 용액에서의 광 흡수 물질의 농도 변화와 박막 고체 광 조직 팬텀의 두께와는 직접적인 상관관계가 없음을 확인하였으나 광 흡수 계수에서는 광 흡수 물질의 농도가 증가할수록 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 본 연구에서의 팬텀 제작법을 이용하여 진피층 팬텀 위에 박막 고체 광 조직 팬텀을 코팅하여 다층으로 박막 고체 광 조직 팬텀을 제작함으로써 실제 인체 피부 층과 유사한 구조로 모사하였다. 본 연구는 스핀 코팅 방식을 이용하여 반복성 및 재현성이 높고 두께 조절이 용이한 박막 고체 광 조직 팬텀 제작법을 제시하였으며, 이에 대한 최적의 실험 변수를 도출하기 위해 고체 광 조직 팬텀의 혼합 용액 제조 시 주제, 경화제 및 점도저하제의 혼합 비율을 조절하여 적정의 혼합 용액의 점도 도출 및 광 흡수 물질의 농도 변화에 대한 고체 광 조직 팬텀의 두께와의 상관관계를 확인하였으며, 스핀 코팅 시 필요한 실험 변수인 회전 속도, 회전 시간, 경화 시간, 경화 온도를 조절하여 팬텀 두께 조절의 용이성과 코팅의 균일성을 가진 박막 고체 광 조직 팬텀의 제작 및 이를 이용한 다층 박막 고체 광 조직 팬텀을 제작함으로써 인체 피부 층 구조의 모사 가능성에 대하여 연구하였다. 향후 연구로는 제작된 다층 구조의 박막 고체 광 조직 팬텀의 표피층 팬텀에 실제 피부 주름을 입혀 코팅하고 진피층 팬텀에 모세 혈관을 삽입함으로써 실제 피부 조직과 광학적 및 구조적으로 유사한 피부용 고체 광 조직 팬텀 모사에 대한 연구를 진행할 것이다.