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저렴한 가수분해성(hydrolysable) 고분자 개발

시간에 따라 분해가 가능한 PHU의 구조

미국 명문 일리노이 주립대학교 UIUC대학 (University of Illinois at Urbana-Champaign)의 연구자들이 핵심 결합물질인 폴리우레아(polyurea)의 특성을 반대로 전환시키는 방법을 알아냄으로써 약물전달, 조직공학 등의 많은 분야에 응용이 가능한 새로운 종류의 고분자를 개발하는데 성공했다.

이에 대해 일리노이대 재료공학부 교수인 Jianjun Cheng 교수는 "액상에서 일시적인 안정성을 갖는 고분자를 가수분해성 고분자(hydrolysable solution)라고 부르며 이들은 약물 전달 시스템의 디자인, 조직 재생이나 외과 수술을 위한 많은 생의학적 분야에 많이 이용되고 있다. 폴리우레아는 코팅, 페인팅, 접착제 등으로 일상생활에서 널리 이용되고 있다. 고비활성우레아(highly inert urea) 결합은 저렴한 고분자를 뛰어난 안정성을 지니게 해주어 몇몇 장기적인 응용 분야에 응용이 가능하게 만들어준다"고 말했다.

몇몇 혁신적인 화학 기술을 이용해 Cheng와 동료 연구자들은 고분자재료 물질을 포함하고 있는 우레아 결합 혹은 폴리저해우레아(poly(hindered urea)s, PHUs), 즉 일정 기간에 걸쳐 분해가 가능하도록 디자인된 저렴한 고분자를 만들어 이를 생의학이나 농업 분야에 적용될 수 있도록 만들어내는 데 성공했다. 이에 대해 Cheng은 "일반적인 폴리우레아들이 가수분해에 대해 매우 안정적인데 반해, PHU는 수 일에 걸쳐 완전하게 분해될 수 있다. 저해(hindrance)라는 말이 결합 비안정화로 인해 생겨난 말이기 때문에 PHU의 가수분해 동역학은 특별한 응용 목적에 따라 조절될 수 있다. 이들은 기본적으로 환경친화적이며 지속가능한 재료"라고 덧붙였다.

이와 관련해 이번 논문의 주저자 중의 한 명인 Hanze Ying은 "폴리우레아는 일반적으로 무수물(anhydride), 아세탈(acetal), 케탈(ketal), 이민(imine)과 같은 가수분해성 결합과 에스터(ester)를 포함하고 있다. 이번 연구에서, 우리는 큰 부피의 아민과 아이소시아네이트(isocyanate) 등과의 혼합을 통해 쉽게 만들어질 수 있는 물분해 고분자재료 물질을 만들어낼 수 있었다"고 말했다.

Cheng은 "가수분해성 고분자들은 농업이나 식품 산업 등에 조절된 방출시스템의 디자인을 위해 이용되어 왔으며 분해가 가능한 환경친화성 플라스틱이다. 이들의 응용을 위해서는 짧은 시간의 기능성 과정을 필요로 하며 이들은 이용된 뒤에 완전하게 분해될 수 있다"고 말했다. 연구자들에 따르면, 이 새로운 PHU는 많은 다른 가수분해 고분자들에 비해 뛰어난 특징을 지니고 있다. PHU는 저렴한 화학적 전구체이며 최종 사용자로 하여금 복잡한 장치가 필요없이 특별한 목적으로 고분자를 생산하는 과정을 조절할 수 있다고 한다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 [Journal of American Chemical Society, pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja5093437]을 참고하기 바란다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』