KAIST(총장 이광형)는 서명은 화학과 교수와 이해신 교수가 주도한 공동연구팀이 와인의 떫은맛 성분인 탄닌산과 생체적합성 고분자를 섞어 생체친화적 접착제를 개발했다고 21일 밝혔다.

탄닌산은 주로 과일 껍질, 견과류, 카카오 등에 들어있는 폴리페놀의 일종이다. 와인을 마실 때 떫은맛을 느끼는 이유가 바로 이 탄닌산이 혀에 붙기 때문이다. 접착력과 코팅력이 강해 다른 물질과 빠르게 결합하는 특징을 지닌다.  

물에 녹는 고분자와 탄닌산을 섞으면 마치 젤리와 같이 끈적이는 작은 액체 방울(코아세르베이트)이 가라앉는데, 몸에 쓸 수 있는 생체적합성 고분자를 사용하면 독성이 낮은 의료용 접착제로 응용할 수 있다. 그러나 코아세르베이트는 근본적으로 액체에 가까워 접착력으로 활용되는 데 한계가 있었다.

연구팀은 두 종류의 생체적합성 고분자를 조합해 구조를 설계함으로써 접착력을 높일 수 있는 방법을 찾아냈다. 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, 이하 PEG)과 폴리락틱산(polylactic acid, 이하 PLA)이다. 참고로 이들은 모두 미국 식품의약국(FDA) 인체 사용 허가를 받은 물질이다. 

안약, 크림 등에 많이 사용되는 PEG가 물에 잘 녹는 반면, 젖산에서 유래한 바이오플라스틱으로 잘 알려진 PLA는 물에 녹지 않는다. 이들을 서로 연결한 블록 공중합체를 만들고 물에 넣으면, 물에 녹지 않는 PLA 블록이 뭉쳐 미셀을 만들고 PEG 블록이 그 표면을 감싸게 된다. 미셀과 탄닌산이 섞여 만들어지는 코아세르베이트는 단단한 PLA 성분으로 인해 고체처럼 거동하며, PEG 대비 1000배 넘게 향상된 탄성 계수를 보여 접착 시 훨씬 강한 힘도 버틸 수 있다.

연구팀은 나아가 마치 금속을 열처리하듯 온도를 올렸다 내리는 과정을 반복하면 물성이 100배 이상 향상되는 것을 관찰했다. 이는 정렬된 미셀들과 탄닌산 사이의 상호작용이 점차 견고해지기 때문임을 알아냈다.

연구팀은 피부 자극이 적고 체내에서 잘 분해되는 소재 특성을 이용, 모발 끝에 이 접착제를 발라 피부에 심는 동물실험을 통해 모발 이식용 접착제로서 응용 가능성을 입증했다.

이해신 교수는 해당 기술이 모낭을 옮겨심는 기존 모발 이식 방식이 여러번 시행하기 어려운 한계를 보완하는 새로운 경로로 활용될 수 있을 것으로 기대했다.

서명은 KAIST 화학과 교수 연구팀의 박종민 박사와 이해신 교수 연구팀의 박은숙 박사가 공동 제1 저자로 연구를 주도하고, 김형준 KAIST 화학과 교수 연구팀과 최시영 생명화학공학과 교수 연구팀이 협업한 이번 연구 결과는 국제학술지 '미국화학회지 Au(JACS Au)'에 지난 달 22일 온라인 게재됐다. 

한편 이번 연구는 한국연구재단 보호연구사업과 선도연구센터지원사업(멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터), 산업통상자원부 생분해성 바이오 플라스틱 제품화 및 실증사업, 한국화학연구원 기관고유사업 지원을 받아 진행됐다.