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자극응답성 고분자와 단백질의 결합체

전문가 제언: ○ 스마트 고분자는 지능을 갖고 있다하여 인텔리젠트(intelligent) 고분자라고 흔히 불리는 고분자 재료이다. 인텔리젠트 재료라 하는 개념은 아주 폭넓게 사용되고 있으나, 그 정의가 명확하지는 않다. 이 개념은 고분자재료만이 아니라 금속재료, 세라믹재료 등도 포함되는 비교적 새로운 연구 분야이다. 넓은 의미의 정의로는 「재료가 주어진 환경, 장소, 시간 등에 따라서 자기 기능을 조직적으로 연동시켜 발현하는 재료」라 할 수 있다.

○ 본 리뷰에서는 단백질과 자극응답성 스마트 고분자와의 공유결합 결합체의 합성과 응용에 대하여 설명하고 있다. 약물이 단백질일 경우 스마트 고분자와 약물의 결합체도 포함된다. 비오틴화 스마트 고분자를 스트렙타비딘에 결합시키기도 하였다. PEG화 단백질은 여기에 포함되지 않았다. 왜냐하면 PEG는 스마트 고분자로 분류되지 않기 때문이다.

○ 인텔리젠트 고분자의 대표적인 예가 바로 자극응답성 고분자이다. 구체적으로는 온도응답성 고분자나 pH, 전기, 자기, 빛, 화학물질 등 여러 가지 외부 자극에 응답하여 팽윤, 수축, 굴곡 등의 변형이 일어난다. 이들 일련의 기능은 조직적으로 연결된 기능으로, 그 발상은 생체의 기능에서 오는 경우가 많다.

○ 대표적인 고분자로는 PIPAAm(N-isopropylacrylamide)가 있다. 이 고분자는 물에 저온에서는 수화하여 용해되나 32℃ 부근을 경계로 급격히 탈수화가 일어나 높은 온도 영역에서는 물에 불용성이 된다. 대표적인 자극(온도) 응답성 고분자이다. 이와 같은 현상 등을 이용하여 인텔리젠트 재료는 센서기능, 프로세서 기능, 액추에이터(actuator) 기능을 함으로서 예지 예고성, 학습성, 자기 진단성, 자기 회복성, 자기 분해성 등 각종 성능을 발휘한다.

○ 이러한 고분자를 활용하여 여러 가지 기능의 화학물질(단백질, 효소, 약물 등)을 결합함으로써 유용한 응용분야를 발굴하는 것이 매우 중요하다. 생체와 관련되는 사항이 많으므로 의약품으로서의 가능성이 매우 크다.

저자: Allan S. Hoffman, Patrick S. Stayton
자료유형: 학술정보