스파이더맨의 거미줄을 현실로? 순식간에 굳는 실크 섬유

(The fibers can pick up objects over 80 times their own weight under various conditions. Photo: Marco Lo Presti)

스파이더맨은 거미처럼 벽을 타고 올라가는 능력과 순식간에 단단하게 굳는 거미줄을 이용해 건물과 건물 사이를 이동하면서 활약합니다. 당연히 현실에서는 불가능한 일이고 거미에 물려 슈퍼히어로가 될 일이 없는 과학자들도 굳이 이걸 시도하려고 하진 않을 것입니다. 하지만 액체 상태로 분비된 후 순식간에 굳는 소재에 대해서는 특별한 관심을 지닌 과학자들이 있습니다.

터프츠 대학의 마르코 로 프레스티 교수 (Marco Lo Presti, research assistant professor at Tufts)가 이끄는 터프츠 대학 실크랩 (Silklab)의 연구팀은 분사 후 공기중에서 굳는 생체 소재를 개발했습니다. 연구팀은 우선 거미가 아니라 누에나방의 고치에서 끈끈한 섬유를 분리했습니다. 거미가 아니라 누에나방인 이유는 훨씬 구하기 쉬울 뿐 아니라 다루기도 쉽기 때문입니다.

연구팀은 누에나방의 피브로인 단백질 (fibroin protein) 끓여 용액 상태로 만들었습니다. 이 액체에 에탄올이나 아세톤을 섞으면 반고체 상태의 하이드로겔(hydrogel)이 되어 단단히 들러 붙을 뿐 아니라 탄성까지 지니니다. 하지만 이 과정은 몇 시간이나 걸립니다. 연구팀은 여기에 도파민을 섞으면 순식간에 용액을 공기중에서 굳힐 수 있다는 사실을 알아냈습니다. 이렇게 만든 하이드로겔 섬유는 자신의 무게의 80배에 달하는 물체도 들어올릴 수 있습니다.

(동영상)

실제 영상을 보면 스파이더맨의 거미줄처럼 빨리 굳지는 않는다는 사실을 알 수 있습니다. 또 강도도 그렇게 높지 않아 보입니다. 자신의 무게의 80배 정도면 꽤 강한 것처럼 보이지만, 실제 거미줄은 이보다 1000배 정도 강하고 더 빨리 굳습니다. 아직은 갈 길이 먼 상태인 것입니다.

물론 과학자들이 스파이더맨이 되고 싶어 이런 연구를 하는 것은 아닙니다. 그런 만큼 건물을 타고 다닐 정도의 강도는 필요 없습니다. 그보다는 수술용으로 사용할 수 있는 생체 접착제나 약물 등 생체 소재에 맞는 수단으로 개발하는 것이 목표입니다. 방식은 다르지만, 이 인공 거미 (혹은 누에나방)줄이 생명줄이 진짜 생명을 살리는 슈퍼 히어로가 될지도 모릅니다.

참고

https://newatlas.com/materials/spider-man-inspired-silk-fibers/

https://now.tufts.edu/2024/10/10/inspired-spider-man-lab-recreates-web-slinging-technology

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