초록 ▼

본 연구는 비독성이며 취급이 용이한 환경 친화적 셀룰로오스 용제를 개발하고, 이를 이용하여 다양한 응용분야에 적용 가능한 셀룰로오스 기반 기능성 바이오소재를 개발하는 것을 목표로 진행되었다. 본 연구를 통해 셀룰로오스 신규 용제인 LiBr 수용액을 개발하였고, 이를 이용하여 셀룰로오스-실크 복합체를 제조하여 단백질 흡착용 소재로서의 응용 가능성을 확보하였다.
본 과제를 통해 얻어진 연구결과는 SCI급 국제저널인 Cellulose(JCR ranking 5% 이내)에 1건 논문 발표하였고, 현재 1건의 논문을 SCI급 국제학술지에

본 연구는 비독성이며 취급이 용이한 환경 친화적 셀룰로오스 용제를 개발하고, 이를 이용하여 다양한 응용분야에 적용 가능한 셀룰로오스 기반 기능성 바이오소재를 개발하는 것을 목표로 진행되었다. 본 연구를 통해 셀룰로오스 신규 용제인 LiBr 수용액을 개발하였고, 이를 이용하여 셀룰로오스-실크 복합체를 제조하여 단백질 흡착용 소재로서의 응용 가능성을 확보하였다.
본 과제를 통해 얻어진 연구결과는 SCI급 국제저널인 Cellulose(JCR ranking 5% 이내)에 1건 논문 발표하였고, 현재 1건의 논문을 SCI급 국제학술지에 투고중에 있다.

본 연구를 통해 얻어진 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
① 셀룰로오스 신규 용제 개발
LiBr 수용액(농도 54~60 wt%)에 셀룰로오스(중합도 890, 농도 1 wt%)를 첨가하여 110~130℃에서 1시간 정도 처리하면 셀룰로오스가 용해되어 투명한 액체가 형성되었다. 셀룰로오스를 LiBr 수용액으로 용해시킨 후, 용액온도를 약 70℃로 낮추면 셀룰로오스가 겔화되었으며, 겔화된 셀룰로오스를 다량의 물로 세척하여 반투명한 셀룰로오스 하이드로겔을 얻을 수 있었다. LiBr 수용액으로 용해시킨 후 재생된 셀룰로오스는 천연 셀룰로오스가 갖는 고유의 X-ray 패턴(cellulose I)을 완전히 잃어버렸으며, 결정화도가 상당히 낮은 cellulose II의 구조로 변화되었음을 확인하였다.

② 셀룰로오스-실크 복합체 제조기술 개발
셀룰로오스와 실크를 LiBr 수용액으로 동시에 용해시켜 하이드로겔을 제조한 후 메탄올 처리하여 실크를 물에 녹지 않는 β-sheet 구조로 변형시켜 실크 수율이 100%에 가까운 복합체를 제조하였다. 셀룰로오스-실크 복합체는 피브릴 형태의 3차원 다공성 구조를 갖으며 복합체의 실크 함량이 증가할수록 피브릴의 표면이 울퉁불퉁해지며 비표면적이 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 셀룰로오스-실크 복합체의 열분해 거동은 셀룰로오스와 실크의 열분해거동이 합쳐진 경향을 보였으며, 압축강도는 실크 함량이 증가함에 따라 완만히 증가하는 경향을 보였다.

③ 단백질 흡착용 소재 개발 기술 확보
모델 단백질(bovine serum albumin, BSA)의 셀룰로오스-실크 복합체 하이드로겔에서의 흡착거동을 0.1M 완충용액을 이용하여 다양한 조건에서 평가하였다. 흡착제 양이 증가함에 따라 BSA 흡착량이 증가하였고, BSA 농도가 증가함에 따라 흡착량이 증가하였다. 셀룰로오스-실크 수화겔에서의 실크 함량이 증가함에 따라 BSA 흡착량도 증가함을 확인하였다.

본 연구수행을 통해 얻어진 기초연구 결과를 바탕으로 다양한 셀룰로오스 유래의 환경친화적 기능성 바이오신소재의 제조 및 이용기술에로의 활용이 가능할 것이다. 셀룰로오스 기반 복합체 하이드로겔을 활용한 복합체 제조, 구조 및 기초ㆍ응용 물성에 대한 연구결과는 향후 관련 학문분야(의학, 공학 등)와의 다양한 학제간 응용연구를 파생시킬 수 있을 것이며, 셀룰로오스를 기반으로 한 기능성 바이오소재 관련 산업화에 기여할 수 있을 것이다.