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대학·병원

해양생물서 치과용 강력 접착제 발견

서울대 · 캘리포니아대 공동연구팀 생물 접착 매커니즘으로 ‘케타콜 프라이머’ 개발




서울대학교치의학대학원 안진수 교수팀과 미국 캘리포니아대학 산타바바라캠퍼스(UC Santa Barbara) 국제 공동연구팀이 최근 해양생물 접착력을 활용해 실제 치료에 응용할 수 있는 나노 접착제 케타콜 프라이머 개발에 성공했다.

이들이 개발한 접착제는 생물 접착 매커니즘을 모사한 것으로 프라이머가 1나노미터(백만분의 일 센티미터) 두께로 표면에 흡착되는 특성을 활용했다. 연구 결과 프라이머를 이용하면 현재 치과용으로 상용되고 있는 접착제의 성능을 열배 이상, 치과 수복재의 내구성도 50%이상 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.

특히 독성시험 결과 무독성으로 밝혀져 생체용으로 사용해도 문제가 없을 것으로 연구진은 기대하고 있다. 이번 연구결과는 재료과학 및 신소재분야 세계 최고권위저널 중 하나인 어드밴스드 머터리얼즈 (Advanced Materials. IF: 19.79)에 게재될 예정이다.





그동안 과학자들은 홍합처럼 해양 고착생물이 파도가 심하게 치는 바닷물에서도 바위에 강하게 붙어 있는 것을 보고, 해양 고착생물을 모방해 강한 접착제를 만들어 실제 생활에 응용하고 싶어했지만 만족스러운 결과물을 개발하지 못했었다.

하지만 공동연구팀은 치과치료에서 실마리를 찾아냈다. 치과치료는 타액이 많고 악조건인 구강에서 치아에 수복재료를 붙이기 위해 산(酸)을 이용하여 치아표면을 준비하고 접착제가 잘 붙는 표면으로 바꾸기 위해 프라이머라는 표면처리를 한 후에 접착제를 붙인다.

홍합은 족사를 바위에 붙이기 위해 접촉면을 산성상태로 만들어 표면을 준비하고 산화되기 쉬운 접착물질인 케타콜의 산화를 방지한다. 이에 연구진은 케타콜(미네랄 표면에 두 치아가 물리는 형태로, 동시에 두 개의 강력한 수소결합을 가능케 하는 페놀성 화학작용기) 함량이 홍합 족사의 접착 표면에 집중된 것에 주목에 연구에 집중했다.


안진수 교수는 “이 나노접착`프라이머는 사람의 치아, 뼈 등의 경조직 및 임플란트 표면에도 잘 붙고 독성이 없다. 또 강력한 특성이 있어 생체표면처리제는 물론 깨지기 쉬운 치과용 수복재 등 다양한 치과재료에 사용될 경우 현대인의 치아건강을 더 오래 유지할 수 있을 것”이라 전망 했다.

공동연구에 참여한 캘리포니아대 콜베 안(Kollbe Ahn) 교수는 “수많은 두 자리 수소결합이 충격에너지를 소산(消散)시키는 분자구조에 대해, 세계최초로 무게를 지탱해야 하는 구조용 물질(치과용 수복재)을 응용하는 데 성공한 이 연구는, 기존에 주로 사용하던 에너지 소산능력이 없는 공유결합에 의존한 실란 표면처리를 대체할 경우, 치/의과용 및 반도체산업 등 다양한 분야에의 활용이 기대된다”고 밝혔다.


 개발에 대한 주요 실험은 캘리포니아 대학에 근무하는 한국인 연구원들이 담당했다. 그 중 공동 주저자인 서성백 박사와 이동욱 박사는 각각 부산대 바이오 신소재과학과와 울산과기대 에너지 및 화학공학부 교수로 임용됐다.