연세대 홍진기 교수팀, 누에고치 추출물로 의료용 친환경 바이오플라스틱 개발

연세대학교는 공과대학 화공생명공학과 홍진기 교수팀과 치과대학 교정과 최성환 교수팀이 누에고치 추출물을 이용해 의료용 친환경 바이오플라스틱을 개발했다고 29일 밝혔다.

현재 전 세계적으로 지속가능한 미래를 위한 친환경 소재에 대한 수요가 급증하고 있다. 배터리나 자동차 등 여러 산업에서 그 기반이 확립되고 있지만, 의료 분야에서는 기존 의료용 플라스틱을 대체할 신소재 개발이 더디다. 의료용 소재가 생명과 직접 연관돼 있다 보니 신소재 개발에 제약이 있기 때문이다.

의료용 소재는 인체 조직과 같은 점탄성(변형이 일어날 때 점성과 탄성을 같이 보이는 성질)을 유지하면서도, 높은 힘을 견디고 유연성을 갖춰야 한다. 인체 미생물에 의한 오염에도 강해야 한다.

바이오플라스틱이 재활용과 생분해가 가능한 친환경적 특성으로 주목받고 있지만, 의료용 소재로 활용될 만큼의 점탄성과 내구성, 유연성, 미생물 내성을 동시에 만족하기엔 기술적 한계가 있었다.

연구팀은 누에고치에서 추출한 실크 피브로인을 이용해 의료용으로 최적화된 친환경 바이오플라스틱을 개발하는 데 성공했다. 최 교수 연구팀은 이 신소재를 치과 투명 교정장치로 활용해 실제 임상에서 그 기능을 검증했다.

이번에 개발한 신소재는 기존 의료용 플라스틱보다 뛰어난 점탄성과 안정적인 치아 교정 성능을 보였다. 또한 인체 타액에 포함된 충치균 등의 유해균 성장을 99% 이상 억제해 항상 깨끗한 표면을 유지할 수 있었다. 폐기 땐 실크 피브로인의 재추출이나 재사용도 가능해 친환경적이라는 평가다.

홍 교수는 "이번 연구는 바이오플라스틱 기술이 친환경 의료 소재 영역을 개척하는 중요한 성과"라며 "지속가능성과 의료 산업을 연결하는 새로운 기준점을 전 세계에 제시한 시작점이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야의 최고 권위 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 24일 자로 게재됐다. 이번 논문에는 연세대 화공생명공학과 최우진 박사와 치과대학 만갈웃커시(Utkarsh Mangal) 박사가 공동 제1저자로 참여했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF), 과학기술정보통신부(MSIT), 국방기술진흥연구소(KRIT), 교육부, 산업통상자원부(MOTIE), 연세대의 지원을 받아 진행됐다.