재료과학과 생명과학의 융합을 통한 생체모방재료의 개발

전문가 제언

○ 생물재료(biological material)는 생물체가 생명유지 과정에서 만들어내는 물질이고, 생체모방재료(biomimetic material)는 생물재료의 합성과정을 모방하여 인공적으로 만든 재료이다. 1950년대부터 그 우수한 성능을 모방하려는 노력이 시작되었으며, 많은 가시적 성과가 나타나고 있다. 생체모방재료는 생명과학과 재료과학의 경계선에 위치하여 있으므로 그 실용화를 위해서는 두 분야의 협력과 융합이 필요하다.

○ 재료과학에서 재료의 구조는 합성 및 가공처리 방법에 따라 달라지고, 그 구조에 의해 재료의 성질이 결정된다. 생체모방재료를 만들기 위해서도 역시 생물합성의 중간과정을 알 필요가 있다. 대부분의 생물재료는 하나의 구조 안에 더 작은 길이척도로 이루어진 다른 구조가 들어 있는 계층적 구조(hierachical structure)로 되어 있으며, 각 레벨에서 자기조립(self-assembly)이 이루어진다. 유감스럽게도 이 과정을 상세하게 알아내는 것은 쉽지 않고, 모사하는 것은 더욱 어렵다.

○ 생물재료에는 피부, 근육, 인대와 같은 부드러운 성질의 연결조직/섬유상 단백질과 뼈, 치아, 조개껍질과 같이 딱딱한 성질의 복합물질(유기물+광물질)의 두 가지가 있다. 전자는 추출과 용해가 비교적 쉬운 반면, 후자는 유기물 상이 무기질의 불용성 상에 밀접하게 결합되어 있기 때문에 추출이 어렵다. 따라서 전자의 경우에는 유기체의 생합성 경로 연구에 유용한 모델 시스템들이 존재하며, 그것들을 이용하여 근육, 인대 피부 등을 구성하는 콜라겐의 인공합성이나 갯지렁이, 홍합의 분비물을 모방한 수중 접착제 등에 대한 연구가 이루어지고 있다.

○ 국내의 경우 포항공대 연구팀이 유전공학을 이용한 홍합 접착제의 대량생산 방법을 개발하였고, 서울대 연구팀은 딱정벌레 날개의 결합원리를 이용한 물리적 접합 테이프를 개발하는 등 대학과 연구소에서 생체모방재료에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 생물재료는 자연환경에 적응하고 경쟁상대와 싸우면서 수억 년에 걸쳐 발전해온 우수한 진화의 산물이므로 그것을 모방하여 이용할 충분한 당위성이 있으며, 앞으로 이 분야의 연구가 더욱 활성화될 것을 기대한다.

저자

ALI MISEREZ and PAUL A. GUERETTE

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

64(4)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

494~504

분석자

심*주

분석물

• 재료과학과 생명과학의 융합을 통한 생체모방재료의 개발.pdf [398,736 byte]

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