포스텍 황동수 교수 "인공관절 등 의료용 접착제 적용 기대"
한국과 미국 공동연구진이 홍합의 천연 접착 단백질과 오징어 빨판의 구조를 이용해 인체 의료 소재 등으로 사용할 수 있는 친환경오염방지 소재를 개발했다.
포항공대는 1일 환경공학부 황동수 교수팀이 삼성 SDI 강태곤 박사, 샌타바버라캘리포니아대(UCSB) 연구진과 함께 홍합의 천연접착제 단백질 구조와 오징어 빨판의접착 메커니즘을 활용, 생체 적합성이 뛰어나고 오염물질이 달라붙는 것을 막을 수있는 고분자소재를 개발했다고 밝혔다.
오염방지(방오) 소재는 선박이나 해양시설 표면에 발라 수중 동식물이 달라붙는것을 방지하고, 의료 소재로 사용될 때는 인체에 삽입된 의료용 임플란트나 의료기구에 체내 노폐물이 흡착되는 것을 막아주는 역할을 한다.
기존 방오 소재는 주석, 수은, 구리 화합물 등 중금속 독성물질이 많아 선박용으로 사용하면 수중생태계 파괴 위험이 크고, 마찰 저항을 높여 연료 소비량을 증가시키는 문제점이 제기돼 왔다.
연구진은 홍합에서 나오는 천연 접착 단백질의 주요 성분인 카테콜(Catechol)과수용성·생체적합성이 뛰어난 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 이용해 접착력은 뛰어나고오염물질이 달라붙는 것은 최소화할 수 있는 방오소재를 개발했다.
이 물질은 카테콜과 폴리에틸렌옥사이드(PEO)가 긴 사슬 형태로 연결된 '카테콜-PEO 트리블록 공중합체'다. 카테콜이 표면에 강하게 달라붙는 오징어 빨판 역할을하고 저마찰성 PEO가 오염물질이 달라붙는 것을 막아준다.
연구진은 방사광 가속기를 활용한 X-선 흡수 분광법(NEXAFS)과 표면 힘 측정기로 카테콜-PEO 공중합체의 표면 마찰력을 측정한 결과 수중에서 낮은 마찰력으로 윤활력이 높고 방오성능이 우수한 것으로 확인됐다고 밝혔다.
카테콜-PEO 공중합체를 코팅한 표면에 무릎 관절에 가해지는 정도인 2~3MPa의힘을 가했을 때 마찰계수가 0.002~0.004로 기존 물질의 10분의 1 수준이었다.
황 교수는 "홍합의 화학적 결합 원리와 오징어 발 빨판의 물리적 접착 원리를융합, 기존 물질보다 낮은 마찰력을 구현한 것이 이 연구의 다른 점"이라며 "오염물질로 문제가 생길 수 있는 인공관절 등에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
한국연구재단 해양·극지 원천기술개발사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 나노과학분야 학술지 'ACS 나노(ACS Nano, 1월 26일자)에 게재됐다.
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