중앙대·가천대·오사카공대, 하이드로겔 탈수 막는 '캡슐화' 기술 개발

하이드로겔 한계 극복한 보편적 계면 플랫폼 제시

'멀티레이어드 마블(MLM)' 구조 개발…'네이처 커뮤니케이션즈' 게재

[서울=뉴시스] (왼쪽부터) 중앙대 화학공학과 우상혁 교수, 김현진 박사후연구원, 가천대 고종국 교수. (사진=중앙대 제공) 2026.06.01. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 중앙대학교는 화학공학과 연구진이 하이드로겔의 안정성과 기능을 획기적으로 향상할 수 있는 '3중 캡슐화' 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

하이드로겔은 높은 수분 함량과 우수한 생체적합성 덕분에 다양한 연구 및 산업 분야에서 활용되고 있다. 하지만 공기 중에서 탈수가 빠르게 일어나고 물성이 저하되며, 표면의 수화 층 때문에 표면 개질 및 기능화가 어렵다는 한계가 있었다.

이에 화학공학과 우상혁 교수 연구팀은 가천대 고종국 교수 연구팀, 오사카공업대학 후지이 슈지(Syuji Fujii) 교수 연구팀과 공동 연구를 진행했다. 연구진은 액체 방울을 소수성 입자로 감싸는 '리퀴드 마블(Liquid marble)' 개념을 확장해, 이를 통해 하이드로겔 표면에 3중 구조의 보호막을 형성하는 전략을 제시했다.

해당 구조는 ▲하이드로겔 표면에 부착된 1차 입자층 ▲그 위에 형성된 균일한 오일층 ▲외부를 감싸는 2차 입자층으로 구성되며, 연구팀은 이를 '멀티레이어드 마블(MLM·Multi-Layered Marble)'이라 명명했다.

[서울=뉴시스] 과일(왼쪽)과 MLM 보호막으로 감싼 하이드로겔(오른쪽)의 구조적 및 기능성 유사성. (사진=중앙대 제공) 2026.06.01. [email protected] *재판매 및 DB 금지

MLM 구조에서 1차 입자층은 하이드로겔과 오일 사이의 계면을 안정화해 오일이 균일하게 퍼지도록 돕고, 2차 입자층은 오일의 누출을 방지해 장기적인 안정성을 확보한다. 연구진은 이를 활용해 다양한 종류의 하이드로겔에서 수분 증발을 효과적으로 억제했으며, 일주일 이상 공기 중에 방치했을 때도 90% 이상의 수분을 유지함을 입증했다.

아울러 MLM 보호막을 도입한 하이드로겔 내에서 배양한 세포는 기존 일반 하이드로겔과 달리 탈수 없이 높은 생존율을 유지했다. MLM층은 자가수복(Self-healing) 기능도 있어, 바늘로 내부 물질을 주입하거나 추출한 후에도 수초 이내에 다시 복원되는 특징을 보였다.

나아가 해당 구조는 기계적 물성을 거의 변화시키지 않으면서도 외부 환경으로부터 보호 성능을 발휘하기에, 소프트 로보틱스 분야에서 활용도가 특히 높아질 전망이다.

우 교수는 "이번 연구는 하이드로겔과 소수성 물질 간의 계면 불안정 문제를 해결할 수 있는 보편적인 플랫폼을 제시한 것"이라며 "향후 소프트 로보틱스, 약물 전달, 바이오 저장 시스템 등 다양한 분야로 확장될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.


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