국내 연구진이 거친 바닷물 속에서도 강력한 접착성능과 안정성을 보이는 홍합 족사의 성분과 구조를 모방해 생체이식용 의료장비코팅 등에 활용할 수 있는 항균성 바이오필름을 개발했다.
충남대 화학과 조우경 교수와 생화학과 최준식 교수, 부경대 해양바이오신소재학과 강성민 교수 연구팀은 3일 바닷속 바위에 달라붙는 홍합 족사 주변에 형성되는층상구조를 모방, 단백질 흡수에 잘 견디고 세균이 달라붙지 않는 다층구조의 알긴산 필름을 개발했다고 밝혔다.
홍합 족사는 거친 파도 속에서 표면이 울퉁불퉁한 바위에 효과적으로 달라붙는우수한 물성으로 과학계에서 다양한 화학소재 개발 모델이 돼 왔다.
특히 홍합 족사의 부착 특성과 안정성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 '카테콜-금속(C-Fe3+)' 결합은 결합력과 자가복원성이 좋아 이를 우수한 물성과 항균특성이 있는 의학용 소재를 개발에 적용하려는 연구가 활발하게 진행됐다.
또 해조류에 많은 알긴산 성분의 필름은 독성이 적고 생체적합성이 뛰어나며 다른 표면에 달라붙지 않는 특성이 있어 바이오의학 분야에 적용될 것으로 기대를 모아왔다. 그러나 알긴산 필름은 두께 등 물성을 제어하기 어려운 문제가 있다.
연구진은 이 연구에서 알긴산-카테콜 복합체(Alg-C)를 고체 기판 위에 코팅한뒤 산성도(Ph)에 따라 홍합 족사 주위에 카테콜-금속(C-Fe3+) 결합으로 보호층이 형성되는 메커니즘을 활용해 알긴산 필름 두께를 원하는 대로 제어할 수 있는 기술을개발했다.
알긴산 필름의 두께는 사용하는 알긴산-카테콜 복합체의 농도를 이용해 쉽게 조절할 수 있으며 이렇게 제조된 알긴산 필름은 산성과 염기성, 중성 조건에서 모두안정성과 항균 특성이 뛰어난 것으로 나타났다.
대장균(E.coli)함께 배양하는 실험을 통해 알긴산 필름의 항균 특성을 조사한결과 알긴산 필름이 10나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 이상 두께로 코팅된 표면은 알긴산 필름을 코팅하지 않은 경우보다 대장균이 99% 적게 달라붙는 것으로 확인됐다.
연구진은 "이 연구는 홍합 족사 주변에 보호층이 형성되는 메커니즘을 이용해 우수한 특성의 다층구조 알긴산 필름을 제조한 것"이라며 "이 기술을 생체이식용 의료장비 등 표면에 코팅하는 항균 등 기능성 고분자 필름을 만드는 데 적용할 수 있을것"이라고 밝혔다.
한국연구재단 기초연구자지원사업으로 수행된 이 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'(Advanced Functional Materials, 6월 20일자)에 게재됐다.
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