"피부에 착 달라붙고 분해속도 조절 가능"…천연 젤 개발

카이스트 화학과 이해신 교수팀

식물 유래 탄닌산 활용해 해조류 기반 하이드로겔 기술 확보

강도 5배 향상…천연성분으로 강도·접착성·분해 속도 동시 제어

[대전=뉴시스] 카이스트(KAIST) 화학과 이해신 교수팀이 식물 유래 천연성분인 탄닌산을 활용해 피부에 더 잘 붙고 분해속도를 조절할 수 있는 해조류 기반 하이드로겔 소재를 개발했다. 연구 모식도. (사진=KAIST 제공) 2026.06.09. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내연구진이 식물에서 추출한 천연성분을 활용해 강도는 5배 이상 높고 접착성과 분해속도까지 제어할 수 있는 젤 소재를 개발했다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)는 화학과 이해신 교수팀이 차와 과일 등에 풍부한 천연 항산화성분인 폴리페놀(Polyphenol)인 '탄닌산'을 활용해 해조류 유래 하이드로겔의 기계적 강도와 접착성을 높이고 분해속도까지 조절할 수 있는 새로운 소재 설계기술을 확보했다고 9일 밝혔다.

물을 다량 함유하면서도 형태를 유지하는 젤 소재인 하이드로겔은 피부에 밀착되며 약물이나 유효성분을 머금고 있어 약물전달체, 창상피복재, 조직공학용 지지체, 화장품 소재 등 다양한 바이오·헬스케어 분야에서 활용되고 있다.

이번에 연구팀은 다양한 하이드로겔 소재 중 우뭇가사리 등 붉은 해조류(홍조류)에서 추출한 천연 고분자안 '카파-카라기난(κ-Carrageenan)'에 주목했다.

그동안 카파-카라기난은 젤리나 소스의 점도를 높이고 형태를 유지하는 데 사용됐지만 분자 간 반발력이 있어 촘촘한 구조형성을 방해, 하이드로겔의 강도와 접착성을 높이거나 분해속도를 원하는 수준으로 조절하기 어려웠다.

연구팀은 기존 문제를 해결키 위해 황산기와 효과적으로 상호작용할 수 있는 천연물질 탐색에 나서 차와 과일 등에 풍부한 천연 폴리페놀인 탄닌산(Tannic Acid)을 후보물질로 선정했다.

폴리페놀은 식물이 자외선이나 병해충 등 외부 환경으로부터 스스로를 보호하기 위해 만드는 천연성분으로 여러물질과 동시에 결합할 수 있는 특성을 갖고 있다.

연구팀은 "탄닌산은 여러개의 결합부위를 갖고 있어 카파-카라기난의 황산기와 강하게 상호작용하며 분자들을 서로 연결할 수 있을 것으로 봤다"면서 "이런 특성은 하이드로겔 구조를 강화하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대하고 연구를 진행했다"고 설명했다.

연구 결과 기존에는 하이드로겔 형성을 방해하는 요소로 여겨졌던 황산기가 오히려 탄닌산과 결합하는 핵심부위로 작용하면서 하이드로겔을 더욱 단단하게 만드는 역할을 하는 것으로 확인됐다.

검증에선 탄닌산을 첨가한 카파-카라기난 하이드로겔의 저장탄성률(젤의 단단함과 탄성을 나타내는 지표)은 약 1632Pa로 순수 카파-카라기난 하이드로겔(약 294Pa)보다 5배 이상 향상됐다.

이는 외부압력이나 변형에 더 안정적으로 하이드로겔의 형태를 유지토록 해 줘 상처 치료용 드레싱이나 약물전달 패치의 내구성 및 사용성을 높일 수 있다는 의미다.

또 연구팀은 탄닌산이 첨가되는 시점과 관계없이 이미 형성된 하이드로겔의 내부 그물망구조까지 안정적으로 강화시킨다는 사실을 확인, 탄닌산이 하이드로겔의 내부구조를 지속적으로 단단하게 유지시켜 준다는 사실도 규명했다.

특히 연구팀은 빠른 분해성과 강한 접착성을 동시에 확보했다. 이를 통해 상처 치료용 드레싱이 사용 중에는 쉽게 떨어지지 않으면서도 역할을 마친 뒤에는 자연스럽게 분해되고 약물전달 패치가 원하는 시간 동안 약물을 안정적으로 전달할 수 있게 됐다.

이번 연구결과는 생체모사 분야 국제학술지 'Biomimetics(바이오미메틱스)'에 지난 4월21일 게재됐다.

이 교수는 "식품 등급의 자연 유래 소재만으로도 하이드로겔의 기계적 강도와 접착성, 분해거동을 함께 설계할 수 있음을 보여준 연구"라며 "식품, 화장품, 바이오소재 분야에서 활용가능한 안전한 천연 고분자 겔 플랫폼으로 확장될 수 있을 것"이라고 말했다.


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