대학저널

인체 내 이식에 대한 향후 연구 가능성을 표현한 모식도.

낙엽이나 썩은 나무 밑, 물 위, 모래, 늪과 같은 환경에서 서식하는 톡토기는 표면의 독특한 미세 재진입 구조를 이용해 호흡을 방해하는 물과 기름 성분을 피부 밖으로 밀어내고 피부호흡을 하며 생존하는 흥미로운 곤충이다.

이 곤충의 해당 표면구조를 모방해 인공혈관 형태로 제작해 사용하면, 물과 기름 성분을 모두 포함하고 있는 혈액을 관 내부로 자연스럽게 밀어냄으로써 혈전을 예방할 수 있다.

연구팀은 반도체 제작과 같은 미세구조 제작에 활용되는 수십 나노미터 크기의 입자를 이용한 구조 제작법(Nano sphere lithography)와 기존에 마이크로 크기의 제작에 널리 쓰이는 포토리소그래피를 융합해 유연한 고분자 재료로 톡토기 피부표면 구조를 모방하고, 이를 관 형태로 제작해 기존 구조 기반 발수유성 표면의 문제였던 관 내부 표면 개질에 성공했다.

연구팀은 이 중 재진입구조 형태로 톡토기의 피부 구조를 모방했으며, 해당 표면은 휘어진 경우에서도 물과 기름을 쉽게 반발시키는 것을 확인할 수 있었다.

또한 유연한 발수유성 표면에 말아 올리는 공정(roll-up method)을 추가해 관 형태로 제작하는데 성공했고, 이를 기반으로 구조 기반 항응고성 혈액 도관을 개발했다.

또한 서울삼성병원 조양현 교수와 협력을 통해 토끼를 대상으로 혈액 순환 실험 결과 도관의 표면에 부착된 혈전은 기존보다 99% 이상, 혈류 속도 감소와 혈전 형성에 관여하는 혈소판 감소 또한 각각 80%, 60% 이상 개선됐다.

연구팀은 기존의 코팅 기법과 다르게 영구적으로 자가세척과 방오 특성이 필요한 태양광 패널과 선박의 표면 등 산업적 영역에서 활용 가능할 것으로 전망했다.

이번 연구 결과는 마이크로와 나노 소재 분야 세계적 권위의 국제학술지 스몰에 독일 현지시간 3월 29일자 게재됐다.

[ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]