대전

충남대학교 응용화학공학과 이창수 교수팀이 성균관대 김재윤 교수팀과 공동연구를 통해 생리적 조건에서 높은 기계적 특성이 유지되며, 생체 소재로 활용 가능한 하이드로겔 제조 기술을 개발했다.

이번 연구 성과는 화학·소재 분야 국제학술지 ‘Small’(IF: 13.3) 12월호에 게재됐으며, 이번 연구는 충남대 김동영 박사와 성균관대 지동환 박사가 공동 제1저자, 이창수, 김재윤 교수가 교신저자로 참여했다. (논문 제목: Hysteresis-Free, Elastic, and Tough Hydrogel with Stretch-Rate Independence and High Stability in Physiological Conditions)

현재 하이드로겔을 강화하는 다양한 합성 방법이 연구되고 있음에도 불구하고, 생리적 조건에서의 기계적 특성이 충분히 연구되지 않은 상황이다. 또, 염분이 많은 생리적 조건에서 일반적인 하이드로겔은 반복적인 움직임에 따라 발생하는 히스테리시스(Hysteresis)로 인해 기계적 특성을 잃는 현상을 극복하지 못하고 있다.

이에 연구팀은 해양 생물체의 실리카 생성 방법을 모방해 독특한 표면 특성을 갖는 실리카 입자를 합성하고, 이를 이용해 하이드로겔의 기계적 특성을 효과적으로 강화했다. 합성된 실리카 입자는 고분자 사슬이 내재된 복잡한 표면을 가지며, 이 독특한 표면은 하이드로겔의 구조를 이루는 고분자 체인과의 견고한 상호 작용을 형성했다.

그 결과, 연구팀의 하이드로겔은 강도, 강성, 및 인장성이 향상됐으며, 히스테리시스 없이 신축률에 독립적인 탄성 특성을 보였다. 또, 연구팀은 강화된 기계적 특성이 높은 염분을 포함하는 생리적 조건에서도 변하지 않음은 물론, 이를 생체 센서로 응용 가능함을 입증했다.

이창수 교수는 “이번 연구 결과는 생리적 조건에서 하이드로겔의 높은 안정성을 제공하며, 향후 다양한 의료 및 바이오 응용 분야에 기대할 만한 생체 소재로 발전할 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단(중견연구자지원사업)의 지원을 받아 수행됐다.