기계/재료

톈진대학, 의료용 슈퍼 코팅층 개발

발행일 : 2019 / 10 / 25

톈진(天津)대학 장레이(張雷)/치하이산(齊海山) 연구팀은 “진주담치(Mytilusedulis) 생체모방 다기능 단백질 재료”를 성공적으로 합성했다. 해당 재료는 고부착성, 세균오염 내성, 김서림 방지 등 다양한 기능을 보유하고 있기에 의료설비 및 체내 삽입 소자의 “슈퍼 코팅층”으로 이용될 전망이다. “슈퍼 코팅층” 기술은 중국 특허를 출원하였으며 해당 성과는 “Chemical Communication” 및 “ACS Applied Materials & Interfaces”에 게재됐다.

인체 내 환경은 민감하고 복잡하며 체외 “침입 물질”에 대하여 신속하게 격렬한 반응을 일으킨다. 외과 관절치환 등 수술 과정에서 쉽게 세균감염이 발생하고 내시경 검사 과정에서 체내의 온도/습도 변화로 인한 거울면 김서림 현상이 발생한다. 이러한 원인으로 체내 삽입 소자, 센서 등에 면역거부반응이 유발되어 치료 유효성, 정확성 및 환자의 건강회복 효과에 막대한 영향을 미친다. 따라서 간편하고 신속하게 의료설비 표면에 부착될 수 있을 뿐만 아니라 항오염, 항균, 김서림 방지 및 양호한 생체적합성 등 다양한 기능을 보유한 코팅층 재료 개발이 시급하다.

해양에서 진주담치를 흔히 볼 수 있는데 그들은 무더기로 해수 중의 암석, 선박, 케이블, 표류병 등의 표면에 부착되어 있기에 해양 오염물질 및 미생물의 침식을 받지 않을 뿐만 아니라 풍랑의 세굴에 견딜 수 있다. 연구팀은 진주담치의 부착 특성에서 영감을 받고 진주담치 족사의 부착 단백질에 대한 연구를 수행했다. 결과, 생합성 방법을 통해 “진주담치 생체모방 다기능 단백질 재료”를 성공적으로 제조했다.

실험 결과, 해당 신소재는 다양한 의료용 재료에 대하여 강한 부착성을 보유하고 있으며 해당 재료로 제조한 코팅층은 95% 이상의 세균 및 세포부착에 견딜 수 있고 항균성이 뛰어나다. 뿐만 아니라 뜨거운 증기 환경에서 해당 단백질을 코팅한 유리기판은 높은 광투과율을 보유함과 아울러 우수한 김서림 방지 성능을 보유하고 있다. 동시에 해당 단백질 코팅층은 우수한 생체적합성을 보유하고 있으며 용혈률은 0.1% 이하이고 세포 공배양(Cell co-culture) 생존율은 99%를 초과한다. 이는 해당 단백질을 코딩한 의료 소자는 인체 내에서 면역거부반응을 유발하지 않음을 의미한다.

해당 “슈퍼 코팅층”은 뛰어난 부착, 항오염, 항균, 김서림 방지 성능을 보유하고 있기에 생물의학 및 제약 분야에 광범위하게 응용될 전망이다.

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