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KTH 왕립공과대학(KTH Royal Institute of Technology)의 연구진은 거미줄(spider silk)과 셀룰로오스를 결합시켜서 약 55 GPa의 강성, 약 1015 MPa의 파단 강도, 55 MJ/m3의 인성을 가진 필라멘트와 박막을 제조했다. 거미줄은 높은 신장성을 가지고 있고, 셀룰로오스는 결정성 구조를 가지고 있기 때문에 강하고 질기다. 이번 연구진은 이런 두 개의 재료를 결합시켰고, 처리 동안에 소량의 실크 융합 단백질을 주입함으로써 추가적인 기능성을 가지게 했다. 거미줄은 거미에서 대량으로 얻을 수 없고 재조합 제조 공정은 비용이 많이 든다. 따라서 지구상에서 가장 풍부한 성분인 셀룰로오스 나노섬유와 기능화된 소량의 거미줄 단백질을 결합시켰다. 제조된 복합 재료는 놀라운 기계적 특성을 가졌다. 소량의 실크 융합 단백질을 첨가함으로써 첨단 바이오 기능을 가진 물질을 만들 수 있었다. 이러한 바이오 기반의 물질은 기계적 및 생물학적 특성이 우수하고 저렴하고 가벼운 구조를 설계하는데 사용될 수 있다. 이 연구는 나노셀룰로오스의 기계적 특성(강도와 강성)과 재조합 실크 단백질의 생체 특성을 동시에 가진 재료를 만들 수 있었다. 인체는 셀룰로오스에 대해서 불활성이기 때문에 셀룰로오스를 생체 재료로서 사용할 수 있다. 그래서 거미줄 단백질은 생체 성장을 촉진하게 할 수 있고 특히 인대의 구성요소로서 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 ACS Nano에 ldquo;Ultrastrong and Bioactive Nanostructured Bio-Based Composites rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/acsnano.7b02305). |
