728*90상단 와이드 상단2


갯지렁이의 지혜를 빌려 개발한 접착제 Inven.Discov.Tech.


갯지렁이의 지혜를 빌려 개발한 접착제
 


미국 유타대학(University of Utah) 러셀 스튜어트(Russell Stewart) 연구진이 바다 갯지렁이(sandcastle Worm) 분비물의 구조를 본떠 만든 인공 접착제에 대한 최신 연구 결과를 제 238차 미국화학회 정기학술대회(American Chemical Society)에서 공개했다. 스튜어트 연구진은 올해 3월 거대분자 생명과학저널(Macromolecular bioscience 9(5):464-71) 관련 연구결과를 발표한 바 있다.

바닷물이 들고나는 물속에 사는 갯지렁이는 주변의 모래나 조개 껍질 조각을 모아 둥근 원통형에 견고한 집을 짓고 산다. 어떻게 이런 일이 가능할까? 비밀은 갯지렁이가 집을 지을 때 사용하는 분비물에 있었다. 갯지렁이 분비물은 강한 전하를 띠는 콜로이드성 단백질 용액(highly-charged colloidal solution of protein)이다. pH가 5 정도인 분비물이 pH가 8.2 정도인 바닷물을 만나면 30초 이내에 경화된다. 덕분에 갯지렁이는 축축한 모래와 조개 껍질 조각을 가지고도 견고한 집을 지을 수 있는 것이다.

늘 새로운 발견에 목마른 과학자가 이토록 놀라운 자연의 지혜를 그냥 지나칠 리 없다. 스튜어트 연구진 또한 그랬다. 연구진은 갯지렁이가 긴 진화의 역사 속에서 개발한 지혜의 산물을 어떻게 활용해야 할지 정확하게 알고 있었다. 천연 접착제에 대한 연구는 1980년대 초 홍합 분비물 연구에서 시작되었으나, 긴 역사에도 불구하고 아직도 의료용으로 사용되는 천연접착제는 전무한 상태이다.

의료용으로 사용되는 접착제론 우리가 흔히 ‘순간접착제’ 라고 부르는 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate)이다. 순간접착제를 사용하다가 손가락끼리 붙어버린 경험은 누구나 있을 법 하다. 순간접착제는 접착력도 좋지만 인체 조직과 잘 어울리는 물질, 즉 생체적합성이 좋은 물질이기 때문이다. 피부를 가르고 부러진 뼈를 접합하는 수술과 갯지렁이가 집을 지을 때 맞닥뜨리는 문제는 매우 비슷하다. 두 경우 모두 접합할 재료가 물에 젓은 상태이다. 일반적으로 부러진 뼈를 접합하는 수술엔 티타늄 소재로 만든 나사못이나 핀 같은 것을 사용한다. 티타늄은 인체 뼈 조직과 접착 면을 잘 이루는 유일한 금속소재이기 때문이다.

하지만 무거운 물건에 깔리거나 큰 충격으로 뼈가 작은 조각으로 부서진 경우에도 가능할까? 이런 경우엔 다른 접근 방식이 필요할 것이다. 생체적합성 소재로 만든 접착제가 있다면 이런 경우 매우 유용할게 분명하다. 작은 뼈 조각을 정교하게 맞출 수 있어 더 좋은 치료 효과를 기대할 수 있기 때문이다. 스튜어트 연구진은 갯지렁이 분비물이 이런 역할을 충분히 해낼 거란 확신을 가지고 있다.


하지만 문제는 갯지렁이 분비물이 의료용으로 적합한 안전성과 충분한 접합강도를 낼 수 있느냐는 것이다. 연구진은 갯지렁이 분비물 보다 우수한 접합강도를 나타낼 수 있는 합성물질을 개발하기로 하고 갯지렁이 분비물과 같은 원리로 작용하지만 접합강도는 더 우수한 합성물질을 개발해냈다. 현재 연구진이 개발에 성공한 합성물질은 갯지렁이 분비물 보다 2배 이상의 접합강도를 나타내며, pH 뿐만 아니라 온도 변화에 의해서도 경화가 시작되기 때문에 수술용으로 매우 훌륭한 특성을 갖추었다.

앞서 언급했듯이 이러한 물질을 손상된 뼈의 재생을 보조하는 목적으로 사용할 수 있으려면 인체에 대한 적합성, 안정성, 생분해성 등을 검증해야 한다. 따라서 여러 단계의 검증을 거쳐야 하므로 많은 시간과 노력 그리고 경제적 투자가 요구되므로 언제쯤 우리가 이 기술의 혜택을 누릴 수 있을지는 확언하기 어렵다. 하지만 복잡한 검증을 거치지 않고도 실생활에 바로 적용할 수 있는 곳에서 이 기술의 혜택을 누릴 수 있기를 바란다.




 

Worm Inspires Medical Adhesive


Synthetic mimic of worm's glue can bond wet materials and could be used to fix broken bones

 

 Fred Hayes

An inch-long sandcastle worm in Stewart's lab constructs a protective shelter by gluing together small beads of zirconium oxide.


A bit of chemical magic wrought by a little worm that lives in the sea might one day be used to knit broken human bones back together in the wet environment of the body, said University of Utah bioengineer Russell J. Stewart, who spoke earlier this week at the ACS national meeting in Washington, D.C.

As Stewart described it, the inch-long sandcastle worm lives in a tubular shelter that it builds underwater by gathering broken bits of seashell and sand and secreting a glue to fasten them together. The glue is a colloidal solution of oppositely charged proteins and divalent cations, which is secreted in granules with a pH of about 5. It hardens within 30 seconds when exposed to seawater, which has a pH of about 8.2.

Stewart and his colleagues are designing synthetic mimics of the worm glue made of polyacrylates with phosphate, primary amine, and catechol side chains. Like the natural glue, the synthetic glue can bond materials underwater upon a change in pH. That means it could conceivably be used instead of screws and plates to repair human bones shattered in an accident. As the bones heal, Stewart believes, the glue will biodegrade. His preliminary data indicate the glue isn't toxic to bone.



Source : KISTI, pubs.acs.org


덧글

  • 몽몽이 2009/08/23 19:11 # 삭제

    내용은 좋은 정보입니다만, 이 기사가 왜 IT 밸리에 있는지 궁금한 1人
※ 이 포스트는 더 이상 덧글을 남길 수 없습니다.



Fireproofing

Fireproofing(내화피복)

전 품목 시공 상담합니다. (뿜칠. 페인트. UL제품 포함)

석유화학, 해양플랜트 PFP / 일반 건축 및 석유 화학 관련 Fireproofing / Cellulosic Fire, Hydrocarbon Fire, Jet Fire / Oil Refining, Gas Refining, Chemical Process…

061-742-4484 dvesys@gmail.com

구글 번역기

애드센스 160*600 사이드 이미지,텍스트

구글검색

맞춤검색

방문자 국가

free counters

Since 20090714

방문자 지도