피부에 잘 붙고 분해 속도를 조절할 수 있는 젤 소재가 탄생했다.

카이스트 이해신 연구팀이 접착성을 강화한 해조류 하이드로겔을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 폴리페놀(Polyphenol)의 일종인 탄닌산(Tannic Acid)에 주목했다. 탄닌산을 활용해 해조류 유래 하이드로겔의 기계적 강도와 접착성을 높였다고 설명했다.

연구팀이 선택한 하이드로겔 소재는 ‘카파-카라기난’이다. 카파-카라기난(κ-Carrageenan)은 우뭇가사리 등 붉은 해조류(홍조류)에서 추출한 천연 고분자다. 젤리나 소스의 점도를 높이거나 형태를 유지하는 데 쓰인다. 

이번 연구에서는 차나 과일에 풍부한 탄닌산을 카파-카라기난과 결합했다. 카파-카라기난의 황산기가 탄닌산과 강하게 상호작용해 하이드로겔 구조가 강화됐다. 탄닌산을 첨가한 카파-카라기난 하이드로겔의 저장탄성률(Storage Modulus·젤의 단단함과 탄성을 나타내는 지표)은 약 1,632Pa로 나타났다. 이는 순수 카파-카라기난 하이드로겔(약 294Pa)보다 5배 이상 높은 수치다.

연구팀은 하이드로겔의 강도가 높아지면 외부 압력이나 변형에도 안정적인 형태를 유지할 수 있다고 설명했다. 화장품 패치나 팩의 부착력이 강해진다. 또 상처 치료용 드레싱이나 약물전달 패치의 내구성과 사용성이 향상된다.

하이드로겔은 수분 함량이 높은 젤 소재다. 피부에 밀착해 약물이나 유효 성분을 전달한다. 트러블 패치, 마스크팩, 콘택트렌즈, 상처 치료용 드레싱 등에 활용된다. 화장품 소재는 물론 약물전달체, 창상피복재, 조직공학용 지지체 등에 폭넓게 쓰이고 있다.

이해신 카이스트 화학과 석좌교수는 “하이드로겔의 강도, 접착성, 분해 속도를 동시에 제어하는 기술을 개발했다. 안전하고 환경친화적인 해조류 유래 하이드로겔을 화장품, 식품, 바이오 분야에 접목해 나가겠다”고 말했다.

이번 연구는 화학과 양한열 박사과정 학생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 4월 21일 생체모사 분야 국제학술지 ‘바이오미메틱스’(‘Biomimetics)에 실렸다. 논문명은 ’Adhesive κ-Carrageenan Hydrogels by Polyphenol Intervention, DOI: 10.3390/biomimetics11040290’이다. KAIST 교원창업기업인 폴리페놀팩토리가 연구비를 지원했다.