천연 꽃가루 이용한 기능성 입자 대량생산 기술 개발

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금오공과대학교(총장 이상철) 신소재공학부 박준용 교수(33) 연구팀이 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 패트릭 도일(Patrick Doyle) 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 천연 꽃가루를 유화제로 활용한 기능성 입자 대량생산 기술을 개발했다.

연구팀은 비타민 등 각종 영양소가 풍부하게 포함돼 천연 슈퍼푸드로 각광받고 있는 꽃가루 덩어리인 화분(花粉, pollen)에 주목했다. 작은 화분 알갱이 하나는 대략 수십 마이크로미터(10μm = 0.00001m) 크기의 꽃가루 수만 개가 벌의 타액으로 응집돼 있다. 각각의 꽃가루 내벽은 셀룰로우스(cellulose) 기반의 친수성(親水性) 물질로, 외벽은 소수성(疏水性)을 가지는 단단한 천연 단백질로 이뤄져 있어 천연 유화제로 활용 가능하다.

이외에도 연구팀은 자외선 빛으로 수 초 이내에 빠르게 굳어지는 생체적합성 하이드로젤(hydrogel)을 물 대신 유화 공정(emulsion process)에 사용했다. 꽃가루를 유화제로 활용해 친수성인 하이드로젤 방울이 고르게 분산된 유화액을 만든 후, 이에 자외선 빛을 가함으로써 크기가 제어된 코어-쉘(core-shell) 형태의 입자를 손쉽게 대량으로 생산할 수 있는 것이다.
보통의 하이드로젤 입자는 물에 맞닿을 시 즉시 가라앉는 반면, 이번 연구를 통해 제작된 코어-쉘 형태의 하이드로젤 입자는 꽃가루의 표면 특성으로 인해 일시적으로 물 위를 부유할 수 있는 독특성 특성을 나타낸다. 개미뗏목과 같은 원리이다. 만약, 하이드로젤에 나노입자를 섞는다면 형광 또는 자성 특성을 지닌 기능성 입자도 대량으로 생산할 수 있다.

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박준용 교수는 “본 연구결과는 생체에 적합한 천연물과 하이드로젤을 이용해 기능성 신소재를 만들 수 있는 원천기술을 개발한 것으로, 향후 차세대 제약・바이오 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 계면과학 분야 전통 있는 권위지인 랭뮤어(Langmuir) 온라인판 11월호에 “Multifunctional hierarchically-assembled hydrogel particles with pollen grains via Pickering suspension polymerization(피커링 현탁 중합을 통해 계층적으로 조립된 다기능성 꽃가루-하이드로젤 입자)”란 제목으로 게재됐다.