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기계적 성능이 우수한 새로운 수화겔

전문가 제언: ○ 고분자겔은 용매를 함유한 가교 구조를 형성하고 있는 3차원 네트워크 형태를 취하고 있는 물질이다. 수화겔은 용매로 많은 양의 물로 팽윤된 고분자 네트워크이다. ‘겔’이라는 용어기 사용되기 위해서는 통상 50% 이상의 물을 함유한다. 수화겔은 거시적 스케일로 볼 때 고체이고 형태를 정의하는 것으로 흐름성이 없다. 그러나 그와 동시에 분자 스케일 측면에서는 용액과 같이 거동하고 수용성 분자는 수화겔 안으로 분산될 수 있다. 분산체의 크기와 형태에 따라 각각 다른 분산계수를 가진다. 수화겔은 특히 생화학 분야에서 분자 필터로 사용되어 왔다. 특히 전기영동(電氣泳動, electrophoresis)에서는 필수적이다.

○ 지난 20여 년에 걸쳐 많은 연구자들이 외부 환경 변화에 의해 부피가 변하는 많은 종류의 자극-반응성 고분자겔을 개발하였다. 외부 자극으로는 용매의 조성, pH, 온도, 전기장 및 자기장 등이 주로 사용되었으며, 이러한 자극 반응형 수화겔은 센서, 인공근육, 약품조절 전달시스템, 배양기 및 정제시스템 등과 같은 다양한 의생명 분야로 적용 가능성이 시도되었다. 하지만 이러한 일시적 자극 이외에도 생리작용 중에는 심장박동과 같이 자체적으로 주기적인 변화를 하는 시스템도 있다. 따라서 지능을 가지고 스스로 주기적인 현상을 나타내는 고분자겔도 연구되고 있다.

○ 수화겔은 현재에도 많은 산업적 분야에서 응용되고 있다. 식품, 의약 분야가 대표적이다. 모두 알고 있는바와 같이 SiH(실리콘 수화겔)는 콘택트렌즈 분야 등 점점 첨단화 되어가고 있다. 산소 투과도가 높은 렌즈는 널리 사용되고 있는 실정이다. 이러한 생체 이용 분야뿐만 아니라 최근 산업 구조가 점점 고도화되고 있기 때문에 제품의 소량화, 경량화 및 에너지 절감 등의 요구가 증대함에 따라 산업 분야에의 적용도 점차 요구되고 있다.

○ 합성고분자와 생체 메커니즘을 융합하는 환경친화, 인체 적합성을 추구하는 새로운 고분자 물질의 창출이 기대된다.

저자: Y.Tanaka, J.P.Gong, Y.Osada
자료유형: 학술정보