성과 네이처 커뮤니케이션즈 게재…3D프린팅··의료기기 활용 기대
[서울=뉴스핌] 송주원 기자 = 중앙대학교가 실제 인대(ligament)와 유사한 구조·기계적 특성을 갖춘 고성능 하이드로겔을 구현했다. 차세대 고강도 하이드로겔 원천소재 기술로, 소프트 로봇과 의료기기 등 다양한 분야로의 확장이 기대된다.
중앙대는 배진혜 화학공학과 교수가 이끄는 국제 공동연구팀이 고강도·고강성·고인성(강도·강성·인성)을 동시에 확보한 하이드로겔을 개발했다고 8일 밝혔다.
인대는 수분 함량이 높은 콜라겐 섬유 다발로 이뤄져 있으면서, 내부에 국소적으로 미네랄-콜라겐 복합체가 존재해 다른 조직 대비 높은 강도와 강성을 나타내는 것이 특징이다.
연구팀은 이 같은 인대의 계층적 구조에서 착안해 수분 함량이 높은 섬유 형태 하이드로겔을 합성한 뒤 이를 다발 구조로 집합시키고 각 하이드로겔 내부에 무기입자–고분자 복합체(응집체) 형성을 유도했다. 그 결과 기존 기술로는 구현이 어려웠던 수준의 강도·강성·인성을 함께 끌어올렸다는 설명이다. 특히 내부 구조가 외부 힘을 고르게 분산시키면서 강도·강성이 크게 향상되는 동시에 신축성까지 증가하는 '독특한 기계적 특성'이 확인됐다고 중앙대는 전했다.
배 교수는 "이번에 개발한 하이드로겔 전구체(precursor)는 압출성이 우수해 섬유 제작뿐 아니라 3D 프린팅 재료로도 사용할 수 있다"며 "다양한 형태로 제작이 가능해 고강도·고강성·고인성 하이드로겔을 구현하는 원천소재 기술로서 소프트 로봇이나 의료기기 등 많은 분야에 활용될 것"이라고 말했다.
이번 연구는 지동환 중앙대 박사, 배 교수와 미국 캘리포니아대학교 샌디에이고(UC San Diego) 연구팀이 공동으로 수행했으며, 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 'Hierarchically structuralized hydrogels with ligament-like mechanical performance'라는 제목으로 지난해 12월 게재됐다.
jane94@newspim.com
