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포스텍 연구팀, 복합적 생체모방 통해 초발수 표면 개발

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등록 2019-03-14 16:57:13
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【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 화학공학과 차형준(사진), 용기중 교수와 박사과정 박태윤, 한기덕 씨가 공동연구를 통해 홍합 접착단백질의 상분리 현상(phase separation)을 이용해 고내구성을 지닌 초발수 표면을 제작하는 데 성공했다고 14일 밝혔다.2019.03.14.(사진=포스텍 제공)  photo@newsis.com
【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍 연구팀이 복합적 생체모방을 통해 몸속에 넣을 수 있는 고내구성 초발수 표면(superhydrophobic surface)을 만드는 데 성공했다. 

 포스텍(총장 김도연)은 화학공학과 차형준, 용기중 교수와 박사과정 박태윤, 한기덕 씨가 공동연구를 통해 홍합 접착단백질의 상분리 현상(phase separation)을 이용해 고내구성을 지닌 초발수 표면을 제작하는 데 성공했다고 14일 밝혔다.

 연구팀은 이 기술을 의학 분야에 적용해 혈관 안에 집어넣는 길고 가는 관인 카테터(catheter)와 특정 성분을 담은 부착제인 패치(patch)에 적용해 생체에 더 안정하고 항혈전(anti-thrombosis)과 항박테리아 특성이 유지되는 연구결과도 얻었다.    

 빗방울이나 이슬에도 잎이 젖지 않는 연잎의 구조를 모방해 만든 것이 초발수 표면이다. 하지만 내구성이 약해 실용화하는 데 한계가 있었으며 내구성을 강화하기 위해 사용되는 접착 물질들은 사람의 몸에 유해하기 때문에 몸에 직접 사용하기가 어렵고 물속에서의 접착도 힘들었다.

 이에 연구팀은 수중 환경에서 바위 등에 강력하게 부착해 살아가는 홍합의 접착단백질의 상분리 현상을 이용해 물속에서도 우수한 접착력을 지니는 비혼합성(immiscible) 홍합 접착제를 제조했다. 홍합 접착제는 독성이 없기 때문에 우리 몸속에서도 안전하게 사용할 수 있고 물속에서 안정적인 접착도 가능하다.

 연구팀은 두 기술이 합쳐진 비혼합성 홍합 접착제를 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅 방식을 통해 몸속에서 사용하는 카테터와 패치에 적용해 초발수 표면을 제작했다.

 이 결과 카테터에선 항 혈전 특성이, 패치에선 혈액 내 수중 환경에서 접착력을 유지하며 상처의 봉합을 돕고 장기 유착과 박테리아 생성까지 막는 것을 확인했다.

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【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 화학공학과 차형준, 용기중 교수와 박사과정 박태윤, 한기덕 씨가 공동연구를 통해 홍합 접착단백질의 상분리 현상(phase separation)을 이용해 고내구성을 지닌 초발수 표면을 제작하는 데 성공했다고 14일 밝혔다.사진은 고내구성 초발수 표면 제작 연구흐름도.2019.03.14.(사진=포스텍 제공)  photo@newsis.com
이 연구결과를 실제 돼지 피부에 적용한 결과 홍합 접착제의 상처조직 봉합 특성을 인장력 실험으로 확인했고 항 박테리아 특성도 안정적으로 유지되는 것을 검증할 수 있었다.

 이 연구결과는 응용소재 분야의 세계적 권위지인 ‘미국화학회 응용재료 및 계면(ACS, Applied Materials & Interfaces)’ 최근호 온라인에 게재됐다.

 이 연구는 해양수산부의 ‘해양 섬유복합소재 및 바이오플라스틱소재 기술개발’과 한국연구재단의 ‘자연잎 융합 모방 표면제어 및 응용 연구실’ 연구의 일환으로 수행됐다.

 차형준 교수는 “우리나라 원천소재인 홍합 접착단백질을 이용해 세계에서 처음으로 초발수 표면 제작에 적용 가능성을 확인했다”며 “향후 의료 기구의 생체 내 이식 후 유착 방지를 위한 소재나 항혈전 특성이 필수적인 의료용 소재 개발에 성공적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

 이어 “기존의 초발수 표면의 한계점인 내구성을 증대하고 일반 제조업에만 그쳤던 연잎 기술을 의료 분야로 확대했다는데 큰 의의가 있다”고 덧붙였다.

 dr.kang@newsis.com
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