한국과학기술원(KAIST) 화학과 서명은 교수와 이해신 교수가 주도한 공동연구팀이 생체 친화적 접착제를 개발했다고 21일 밝혔다. 이를 통해 모발 이식 등에 활용할 수 있는 의료용 접착제 개발도 가능할 전망이다.

연구팀은 와인의 떫은맛 성분인 '탄닌산'과 생체적합성 고분자를 섞어 생체친화적 접착제를 개발했다. 탄닌산은 폴리페놀의 일종으로, 과일 껍질, 견과류, 카카오 등에 많이 들어 있다. 탄닌산은 접착력과 코팅력이 강해 다른 물질과 빠르게 결합한다. 이 때문에 와인을 마시면 혀에 붙어 떫은맛을 느낀다.

수용성 고분자를 탄닌산과 섞으면 코아세르베이트(끈적이는 작은 액체방울)가 가라앉기도 하는데, 인체에 쓸 수 있는 생체적합성 고분자를 사용하면 독성이 낮은 의료용 접착제로 응용할 수 있다. 다만, 코아세르베이트는 근본적으로 액체에 가까워 큰 힘을 버틸 수 없기 때문에 접착력을 향상하는 데 한계가 있다.

연구팀은 두 종류의 생체적합성 고분자를 조합해 구조를 설계함으로써 접착력을 높일 수 있는 방법을 찾아냈다. 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 폴리락틱산(PLA)은 모두 미국식품의약국(FDA)에서 인체 사용을 허가받은 물질이다.

안약, 크림 등에 많이 사용되는 PEG가 물에 잘 녹는 반면, 젖산에서 유래한 PLA는 물에 녹지 않는다. 이들을 서로 연결한 '블록 공중합체'를 만들어 물에 넣으면 물에 녹지 않는 PLA 블록이 뭉쳐 미셀(micelle)을 만들고 PEG 블록이 그 표면을 감싸게 된다. 미셀과 탄닌산이 섞인 코아세르베이트는 단단한 PLA 성분으로 인해 고체처럼 움직이며, PEG보다 1000배 넘게 향상된 탄성 계수를 갖춰 접착 강도도 높아진다.

연구팀은 나아가 온도를 올렸다 내리는 과정을 반복하면 미셀과 탄닌산의 상호작용이 견고해지고, 물성이 백 배 이상 향상되는 특징도 발견했다.

연구팀은 피부 자극이 적고 체내에서 잘 분해되는 소재 특성을 이용해 모발의 끝에 이 접착제를 발라 피부에 심는 동물실험을 통해 모발 이식용 접착제로서 응용 가능성을 보였다.

이해신 교수는 그간 탄닌산을 비롯한 폴리페놀 접착력과 저독성에 주목해, 의료용 접착제, 지혈제, 갈변 샴푸 등 다양한 응용 분야를 개척해왔다. 향후 이를 모낭을 옮겨 심는 기존 모발 이식 방식을 보완하는 새로운 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대했다.

한편, 이번 연구는 KAIST 화학과 서명은 교수 연구팀의 박종민 박사와 이해신 교수 연구팀의 박은숙 박사가 공동 제1저자로 연구를 주도하고, 화학과 김형준 교수 연구팀과 생명화학공학과 최시영 교수 연구팀이 협업했다. 해당 결과는 국제학술지 '미국화학회지 Au(JACS Au)'에 8월 22일자로 게재됐다.

연구는 한국연구재단(NRF)의 보호연구사업과 선도연구센터지원사업(멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터), 산업통상자원부의 생분해성 바이오 플라스틱 제품화와 실증사업, 한국화학연구원 기관고유사업의 지원을 받아 진행됐다.