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TEMPO 촉매 산화 및 아미노기의 프로톤화에 의한 키틴의 나노섬유화

전문가 제언: ○ 세포를 구성하는 다당류로는 키틴과 셀룰로오스가 있다. 지구상에서 생성되는 키틴은 연간 1천억 톤으로 추정되며 이는 식물이 생성하는 셀룰로오스 양에 필적한다. 지구상에는 무한에 가까운 키틴과 셀룰로오스가 존재하는데 이 두 개의 고분자물질이 지구환경과 생태계의 밸런스를 유지하고 있다하여도 과언이 아니다. 최근 재생자원 활용 측면과 더불어 이들에 대한 연구가 아주 활발하게 진행되고 있다.

○ 본 문헌에서는 TEMPO 촉매 산화와 아미노기의 프로톤화라고 하는 2종류의 다른 경로(route)를 통해 키틴 피브릴(fibril)의 표면을 물중에서 대전시켜 키틴을 피브릴 단위로 분산시키는 기법에 대하여 소개하고 있다. 이 기법으로 조개껍질에서 유래하는 β-키틴으로부터 폭이 3~4㎚이고 길이가 수㎛인 나노섬유의 수분산체를 제조할 수 있다.

○ 나노섬유는 직경이 나노 오더(order)의 섬유(나노사이즈 섬유) 또는 굵기에 상관없이 섬유의 표면이나 내부구조가 나노 오더로 제어된 섬유상물질(나노구조 섬유)로 구분할 수 있다. 이 중 나노사이즈 섬유를 보통 나노섬유라 부르고 있다. 실제로 나노섬유 기술로부터 방호의류, 스마트 직물을 만들어 실용화하고 있다. 특히 중요한 것은 섬유 자체에 그치지 않고 환경, 바이오, 정보 등과 융합한 복합기술이 개발되면 나일론 개발에 따른 합성섬유산업의 발전에 버금가는 산업혁명의 위치에 이를 것으로 예측하기도 한다.

○ 바이오 고분자를 다루는 것은 매우 도전적인 일이다. 예를 들어 키틴은 갑각류 조개, 곤충 표피, 곰팡이 바이오매스로부터 추출된다. 원천에 따라서 분자량, 탈아세틸화 정도, 순도, 결정화도, 전하그룹의 분포 등이 다르다. 재료마다 특성이 다르기 때문에 각각의 원료물질은 각자의 독특한 공정조건이 요구된다. 기존에 마크로 섬유로 이용되는 바이오고분자가 나노섬유로의 이용 또한 다시 각광을 받고 있다. 이들 중에는 키토산, 알지네이트, 셀룰로오스/키틴, 알지네이트/CM 키틴, 콜라겐/PLGA(poly(lactide-co-glycolide)) 등이 있다.

저자: Yimin Fan, Saito Tsuguyuki
자료유형: 학술정보