기본 콘텐츠로 건너뛰기

홍합에서 영감을 얻은 강력한 생체 접착제


(Inspired by Mother Nature: Sea mussels resist the stormiest surf with ease. They hold on to the surface with protein threads. Empa researchers are using this property for a novel tissue glue for wound treatment. Credit: Pixabay)


 과학자들이 홍합에서 인체 장기를 붙일 수 있는 강력 접착제의 힌트를 발견했습니다. 손상된 인체 조직은 자연적으로 치유되지만, 잘려나간 부분은 서로 잘 붙지 않으면 하나의 조직처럼 붙지 않습니다. 따라서 수술용 봉합사나 철사를 이용해 벌어지지 않도록 잘 붙여야 합니다. 그래도 종종 충분치 않은 상황이 생길 수 있는데, 특히 강한 압력을 받는 심장 같은 장기가 그렇습니다. 조직을 순간적으로 붙일 수 있는 강력 접착제가 있다면 큰 도움이 될 것입니다. 


 스위스 연방 소재 과학기술 연구소 (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology , Empa,독일어 Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt의 약자)의 클라우디오 톤첼리 (Claudio Toncelli)가 이끄는 연구팀은 홍합의 접착 단백질에 주목했습니다. 홍합은 암석은 물론 선박이나 심지어 생물 표면에 단단히 붙어서 강한 파도를 이겨냅니다. 그 비결은 mfp-3와 mfp-6 라는 두 가지 단백질이 서로 사슬처럼 붙어 표면에 홍합을 단단히 고정하기 때문입니다. 


 연구팀은 이 단백질이 인체에 가장 흔한 결합 물질 중 하나인 콜라겐보다 훨씬 유용한 접착제가 될 수 있다는 것을 발견했습니다. 콜라겐을 이용한 젤라틴은 생체 적합도는 매우 높지만, 상온에서 액체 상태 접착력을 유지하기 어려운 반면 mfp-3/ mfp-6를 이용한 폴리머는 상온에서는 물론 액체와 접촉한 상태에서도 조직 접착력이 매우 뛰어난 것으로 나타났습니다. 홍합이 거친 파도와 밀물 썰물에도 단단히 붙어 있을 수 있는데는 그럴 만한 이유가 있었던 셈입니다. 


 연구팀은 이 홍합 단백질 기반 접착 물질이 실제 임상에서도 활용될 수 있기를 기대하고 있습니다. 인체에서 부작용 없이 조직을 붙일 수 있다면 정교하게 봉합하는 대신 바늘 자국 없이 피부나 조직을 붙일 수 있어 여러 모로 쓰임새가 많을 것입니다. 물론 인체에서 문제를 일으키지 않고 상처를 잘 봉합하는지가 관건이지만, 흥미로운 도전임에는 분명합니다. 


 참고 


Kongchang Wei et al. Mussel-Inspired Injectable Hydrogel Adhesive Formed under Mild Conditions Features Near-Native Tissue Properties, ACS Applied Materials & Interfaces (2019). DOI: 10.1021/acsami.9b16465



댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...