화학공학과 차형준 교수 연구팀이 생체 모방 기술과 유전 재설계 기술을 이용하여, 홍합접착단백질을 기반으로 고농도 액상 콜로이드 형태의 코아세르베이트 생체접착물질을 개발하는데 성공하였다.

화학공학과 차형준 교수의 주도 하에 수행된 이번 연구는 교육과학기술부 (장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 ‘중견 연구자지원사업(도약연구)’의 지원을 받아 수행되었다.

연구 결과는 생체소재분야 최고 권위의 과학 저널인 ‘Biomaterials‘誌 3월 1일(현지시간)자 온라인 판에 게재되었고, 5월호에 정식 발간될 계획이다. 또한 국내특허 출원도 마쳤고, 국제특허 출원을 준비하고 있다.

차형준 교수 연구팀은 자연에 존재하는 ‘홍합’이 ‘족사(足絲)’라는 접착단백질을 분비해 단단히 붙어 자라는 성질을 이용하여, 인체에 안전한 차세대 고기능성 생체접착제를 개발하였다.

지금까지 학계에서는 홍합이 어떤 형태로 점도가 높은 고농도 접착 물질을 분비하여, 바닷물에 흩어지지 않고 표면에 접착할 수 있는지에 대한 메커니즘을 명확히 밝혀내지 못했다.

그러나 차형준 교수팀은 홍합이 ‘족사’라는 실 같은 물질로 접착 단백질을 분비해 바위와 같은 표면에 단단히 붙어 자란다는 점을 확인 하였고, 2007년에는 세계에서 유일하게 실제 사용할 수 있는 하이브리드형태의 홍합접착단백질을 대량 생산하였다.

특히 이번 연구에서는 ‘족사’와 같은 매우 좁은 관을 통해서도 분비가 가능하고 접착력도 뛰어난 액상 형태의 고농도 콜로이드 접착물질을 개발하는데 성공하였다.

차형준 교수팀이 개발한 액상 콜로이드 접착물질은 물에 잘 섞이지 않고 표면장력이 매우 낮으며, 기존의 홍합접착단백질 용액에 비해 접착력이 2배 이상 높다.

차 교수팀은 홍합접착단백질 80%와 대표적인 생체재료 중 하나인 히알루론산 20%를 혼합하여, 액상 콜로이드인 코아세르베이트를 개발 하는데 성공하였다.

이 물질은 △접착력이 뛰어나고 △물에 잘 섞이지 않으며 △표면장력이 매우 낮아 탁월한 물리적 특성을 지녔을 뿐만 아니라, 인체에도 안전하게 사용할 수 있는 생체적합성을 지니고 있어 차세대 고기능성 생체접착제로 다양하게 활용될 수 있다.

또한 연구팀은 홍합접착단백질을 이용한 코아세르베이트 형성을 실험을 통해 증명하고, 자연에 존재하는 홍합이 족사를 통해 고농도 접착 물질을 분비한다는 명쾌한 메커니즘을 밝혀냈다.

또한 차 교수팀은 접착력이 뛰어난 코아세르베이트를 이용한 마이크로캡슐을 개발하여, 약물전달을 위한 운반체로서 활용될 수 있는 가능성을 열었다.

접착력이 매우 높은 코아세르베이트를 활용한 마이크로캡슐은 의료용 접착제 등 약물전달 물질로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 기능성 화장품과 식품 첨가물질로도 효율적으로 활용될 수 있다.

차형준 교수는 “이번 연구는 홍합접착단백질을 이용하여 물리적 특성이 뛰어난 액상 콜로이드 형태의 생체접착물질을 개발한 것으로, 지금까지 알려지지 않았던 홍합의 고농도 접착물질 분비 메커니즘을 제안한 의미 있는 연구이다. 이것은 향후 홍합접착단백질을 이용한 의료용 접착제 등 다양한 생체접착소재 활용의 가능성을 열었다”고 연구의의를 밝혔다.