초록 ▼

연구개요
본 연구에서는 천연 단백질인 폴리감마글루탐산(poly(γ-glutamic acid, γ-PGA))에 광가교 특성을 부여하기 위해 EDC/NHS 커플링 반응을 통해 고분자 사슬에 페놀/카테콜기를 도입하고, 광 개시제로 루테늄 복합체(Ruthenium complex)를 이용하여 주입형 광가교 젤화시스템에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 고분자에 페놀기 혹은 카테콜기를 도입하고 광가교에 따른 젤화 메커니즘을 규명한 다음, 수화젤의 물리적/화학적/생물학적 특성분석을 진행하여 조직접착제, 바이오잉크 등의 생체재료로의 적용가

연구개요
본 연구에서는 천연 단백질인 폴리감마글루탐산(poly(γ-glutamic acid, γ-PGA))에 광가교 특성을 부여하기 위해 EDC/NHS 커플링 반응을 통해 고분자 사슬에 페놀/카테콜기를 도입하고, 광 개시제로 루테늄 복합체(Ruthenium complex)를 이용하여 주입형 광가교 젤화시스템에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 고분자에 페놀기 혹은 카테콜기를 도입하고 광가교에 따른 젤화 메커니즘을 규명한 다음, 수화젤의 물리적/화학적/생물학적 특성분석을 진행하여 조직접착제, 바이오잉크 등의 생체재료로의 적용가능성을 검토하였다. 궁극적으로, 이러한 연구결과를 바탕으로 광가교가 가능한 γ-PGA 기반 주입형 젤화시스템에 대한 다양한 핵심 기반기술을 구축하였고 후속연구를 통해 연구 및 산업분야에 응용하고자 한다.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 체계적인 연구수행을 위해 아래의 3가지 주요 목표를 수립하였다.
1) 수화젤의 제조를 위한 페놀/카테콜기가 도입된 천연고분자의 설계 및 합성
2) 페놀/카테콜 기반 광가교형 γ-PGA 및 키토산 수화젤의 형성거동 해석 및 메커니즘 규명
3) 페놀/카테콜 기반 광가교형 γ-PGA 및 키토산 수화젤의 화학적, 생물학적 특성분석
3년간의 중견연구과제를 수행하면서 제시한 3가지 연구추진 목표를 100% 달성하였으며, 도출한 연구결과를 국제학술지 논문에 총 20편을 게재하였다. 또한, 연구결과 중 핵심기술은 특허로 4건 출원 및 3건 특허등록을 완료하였다. 이를 통해 최초 성과목표(3년간 국제학술지 논문 9편) 대비 20편으로 성과목표를 초과하여 달성하였다. 따라서, 과제에서 제안하였던 연구추진 목표, 성과목표(논문, 특허) 및 인력양성 목표가 모두 100% 달성하였다.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 사용한 다양한 천연고분자 소재(γ-PGA, 히알루론산, 메틸셀룰로오스 및 알긴산)들은 우수한 생체적합성과 생분해 특성으로 인해 생체재료로 매우 적합한 고분자이다. 또한 이는 많은 연구진들에 의해 다양한 천연고분자를 이용한 여러 가지 시제품도 개발되었다. 하지만, 우수한 생체적합성 및 생분해 특성을 가진 천연고분자를 이용한 광가교 시스템에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서, 본 과제에서는 천연고분자를 이용하여 가시광선을 이용한 광가교 기반의 주입형 젤화시스템을 구현하였고 생체재료를 활용한 기존의 연구분야 외에 새로운 응용분야를 개척할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 연구과정을 통해 얻어지는 연구결과들은 신체 결손부위로의 적용이 용이하면서도 다양한 환경에서 우수한 생체적합성 및 접착특성을 가지는 조직접착제, 온화한 환경에서 원하는 형태와 크기로 제작이 가능한 3D 바이오 잉크와 같은 재생의학용 제품에 적용 가능하며 학문적 뿐만 아니라 기술적, 실용적 측면에서도 상당한 가치가 있다고 판단된다.

(출처 : 요약문 2p)