초록 ▼

□ 연구개요
◦ 본 연구의 최종 목표는 고강도의 실크 섬유가 누에에서 방사되는 과정을 이해함으로써 향후 고강도 인공실크 섬유의 제조를 위한 기초지식을 습득하는 데 있음.
◦ 구체적으로는 누에의 실샘 내 환경과 최대한 유사한 조건에서 실샘 내 실크 단백질의 구조 전이 현상을 재현하고자 함.
◦ 이번 연구에서 누에 실샘 내의 환경을 모사하기 위한 조건은 1) 수소 및 칼슘이온 농도의 점진적 변화와 2) 거대분자 밀집 (macromolecular crowding) 조건에서의 피브로인의 마이셀 구조 유도 및 1)의 조건 적

□ 연구개요
◦ 본 연구의 최종 목표는 고강도의 실크 섬유가 누에에서 방사되는 과정을 이해함으로써 향후 고강도 인공실크 섬유의 제조를 위한 기초지식을 습득하는 데 있음.
◦ 구체적으로는 누에의 실샘 내 환경과 최대한 유사한 조건에서 실샘 내 실크 단백질의 구조 전이 현상을 재현하고자 함.
◦ 이번 연구에서 누에 실샘 내의 환경을 모사하기 위한 조건은 1) 수소 및 칼슘이온 농도의 점진적 변화와 2) 거대분자 밀집 (macromolecular crowding) 조건에서의 피브로인의 마이셀 구조 유도 및 1)의 조건 적용임.

□ 연구 목표대비 연구결과
◦ 본 연구는 실샘 내의 방사조건을 모사하여 피브로인의 원래의 자가조립 현상을 구현함으로써 향후 인공 실크 섬유 방사에 필요한 기초 지식을 확보하는데 그 목적이 있음.
◦ 본 연구에서 모방하고자 하는 방사조건은 1) 피브로인의 밀집화, 2) 점진적 수소 이온농도 증가 그리고 3) 칼슘이온의 영향 등임.
◦ 본 연구에서는 거대분자 밀집 조건을 도입함으로써 상대적으로 안정한 저농도의 피브로인 수용액으로도 피브로인의 밀집화를 달성할 수 있었음.
◦ 본 연구에는 실샘 내에서와 유사하게 점진적으로 pH를 변화시켜 실크 단백질의 균일한 구조전이가 발생하도록 하였으며, 이를 통하여 피브로인과 세리신의 원래 기능이 구현됨을 확인하였음.
◦ 이러한 거대분자 밀집조건과 점진적 pH의 변화가 피브로인의 원래 구조전이를 유도할 수 있음을 확인하였으며, 이러한 결과는 아직까지 학계에 보고된 바 없는 최초의 연구임.
◦ 칼슘이온의 역할도 지금까지는 피브로인의 용해도 증가 또는 안정성 증가 등으로 서로 상반된 의견이 학계에 보고되고 있지만, 본 연구를 통하여 안정성 증가에 더 효과가 있음을 입증하였음.
◦ 최종적으로 거대분자 밀집조건, 점진적 pH 변화 및 칼슘 이온의 첨가로 섬유의 방사가 가능하였음.
◦ 그동안 재생 피브로인은 실샘 내의 피브로인과 달리 그 원래의 구조가 해체되어 얻어지는 것으로 이로부터 다시 원래의 구조를 형성시키는데 한계가 있었음. 그러나 이번 연구를 통하여 재생 피브로인으로부터 원래의 구조를 재현하는데 성공하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
◦ 본 연구는 궁극적으로 인공 실크 섬유의 제조를 목표로 하고 있음. 이를 위해서는 안정적인 원료의 확보가 우선되어야 하며, 제조된 인공 실크 섬유도 원래의 실크에 상응하는 물성을 지녀야 함.
◦ 대량으로 확보 가능한 누에 고치를 한 번 용해하여 다시 얻은 재생 피브로인은 원료 확보의 측면에서는 장점이나, 원래의 단백질 구조가 해체되었기 때문에 섬유로 방사하였을 경우 물성이 현저히 저하됨.
◦ 이러한 물성의 저하는 재생 피브로인의 원래 구조를 재현하지 못하기 때문이라는 것이 정설임.
◦ 본 연구는 거대분자 밀집조건 및 이온 농도의 점진적 변화를 통하여 재생 피브로인으로부터 실샘 내의 원래 구조를 재현하는데 성공하였으며, 그 결과 방사가 용이하게 진행됨을 확인하였음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 목표 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 점진적 수소이온 농도 변화에 의한 세리신의 겔화 거동 분석 ... 5
• 2) 점진적 수소이온 농도 변화에 의한 피브로인의 결정 구조 분석 ... 6
• 3) 피브로인의 마이셀 구조를 유도할 수 있는 거대분자 밀집 조건 확립 ... 8
• 4) 점진적 수소이온농도의 변화 및 거대분자 밀집 조건에서의 피브로인의 자가조립 현상 ... 9
• 5) 피브로인의 거대분자 밀집 조건에 칼슘이온이 미치는 영향 ... 11
• 6) 피브로인의 거대분자 밀집 조건에 전단력이 미치는 영향 ... 13
• 7) 인공 실크 섬유 방사 가능성 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 24