연구성과

차형준 교수팀, 생체물질 결합 가능한 ‘복합나노섬유’ 개발 (2011.11.4)

2011-12-09727

홍합접착단백질을 이용한 복합나노섬유 제조에 성공
값싸고 기능성 높은 의료용 소재 개발에 기여할 것으로 전망

 

접착 및 결합능력이 뛰어난 홍합유래 접착단백질을 이용하여 다양한 생체물질을 효과적으로 붙여낼 수 있는 ‘고강도 다기능성 복합나노섬유’가 국내 연구진에 의해서 개발되었다.

화학공학과 차형준 교수 연구팀이 주도한 이번 연구는 국토해양부가 추진하는 해양생명공학기술사업의 ‘해양바이오산업신소재기술개발’의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 화학 분야의 권위 학술지인 ‘앙게반테 케미’ (Angewandte Chemie International Edition) 온라인 속보에 게재되었다. 또한 논문의 독창성 등을 인정받아 표지논문으로 발표될 예정이다. 이번 연구결과는 특허로도 출원되어 지식재산권이 확보되었다.

이번에 세계최초로 개발에 성공한 복합나노섬유를 이용하면, 단백질, 핵산, 당과 같은 의료산업에 유용하게 사용되는 여러 형태의 다양한 생체물질들을, 별도의 물리·화학적 처리과정 없이 복합나노섬유에 손쉽게 결합시킬 수 있다.

기존 나노섬유는 유용한 생체물질을 결합시키기 위해서 표면의 상태를 바꿔야 하는 복잡한 과정을 거쳐야 하며 생체물질의 결합도 효율적이지 않다는 단점을 가지고 있었다. 반면 이번에 개발된 홍합접착단백질을 이용한 복합나노섬유는, 기존의 문제점을 극복할 수 있는 차세대 나노섬유로 평가되며, 향후 조직공학 및 의료분야 소재에 다양하게 이용될 것으로 전망된다.

일반적으로 합성고분자를 이용한 나노섬유의 표면 상태를 바꾸는 과정은 플라즈마 처리와 같은 전처리 과정을 거친 후, 결합하고자 하는 생체물질에 따른 특이적인 화학적 결합 반응을 이용해야 하는 복잡한 단계를 필요로 한다.

더불어 연구팀은 홍합접착단백질에 생체기능을 가지는 펩타이드를 연결하여 다양한 기능의 접착소재로 개량할 수 있는 원천기술을 개발한 바가 있으며, 이를 기반으로 생체기능성 펩타이드가 표면에 잘 노출된 복합나노섬유를 제조하여, 세포와의 뛰어난 상호작용 효과(세포부착, 성장, 분화 등)가 있음을 확인하였다.

생체기능성 펩타이드는 2~20개 정도의 짧은 특정 아미노산 서열을 의미하는데, 인체의 조직을 구성하는 세포의 활성을 돕는 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 차형준 교수팀은 이러한 펩타이드가 유전자 차원에서 연결된 새로운 기능의 홍합접착단백질을 대량생산하는 기술을 이미 보유하고 있다.

또한, 이번에 개발된 나노섬유는 기존의 합성고분자만 이용한 나노섬유에 비해 4배 정도의 높은 물리적 강도를 지니고 있으며, 홍합접착단백질은 다양한 고분자와 혼합이 쉽게 가능하기 때문에 향후 다양한 목적으로 활용 가능한 잠재력도 있음을 확인하였다.

차형준 교수는 “이번 연구는 홍합유래 접착단백질을 사용하여 다양한 종류의 유용한 생체물질을 복잡한 결합과정을 거치지 않고도 표면에 바로 효율적으로 붙일 수 있는 신개념의 코팅 플랫폼을 개발한 원천소재기반 연구로, 향후 값싸고 기능성 높은 조직공학용 재료 및 의료용 소재 개발에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 연구의의를 밝혔다.