접착력 강하고 고통없이 떨어지는 반창고용 접착제 나왔다

2018.12.18 14:24
미국 하버드대 지강 수오 재료및기계공학과 교수 연구진은 젖은 물질을 강하게 붙여주고 자외선을 쪼여주면 쉽게 떨어지는 접착제를 개발했다는 연구결과를 발표했다. 표면이 찢어지거나 표면에 접착제가 남지 않고 떼어지는 모습. -지강 수오 제공
미국 하버드대 지강 수오 재료및기계공학과 교수 연구진은 젖은 물질을 강하게 붙여주고 자외선을 쪼여주면 쉽게 떨어지는 접착제를 개발했다는 연구결과를 발표했다. 표면이 찢어지거나 표면에 접착제가 남지 않고 떼어지는 모습. -지강 수오 제공

미국 과학자들이 고통없이 떨어지는 반창고용 접착 기술을 개발했다.

 

미국 하버드대 지강 수오 재료및기계공학과 교수 연구진은 하이드로젤이나 생체조직 같은 젖은 물질을 강하게 피부에 붙이고 자외선을 쪼여주면 쉽게 떨어지는 접착제를 개발했다고 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스’ 14일자에 소개했다.

 

최근 상처 치료를 위한 붕대나 체내 약물 전달 시스템 등 의공학 기술에서 가장 핵심은 인체조직에 얼마나 잘 달라붙느냐에 있다.  약물이나 연고 같은 수분을 포함한 하이드로겔 같은 촉촉한 재료는 피부에 붙이기가 어렵다. 접착력을 높이려면 강한 결합인 원자간 공유 결합이나 전기적 인력 같은 물리적 상호작용이 접착 면에서 이뤄져야 하지만 인체 조직이나 하이드로겔에선 이들 힘이 작용하지 않는다. 

 

과학자들은 화학적인 방식으로 부착력을 높이는 기술을 내놨지만 이번에는 사용후가 문제로 나타났다. 피부에 붙인 반창고나 웨어러블 기기들을 사용한 뒤 떼어내면 고통을 주거나 다시 사용하기 어렵기 때문이다.  용해제를 써서 떼어내는 방법이 있지만 오래 걸리고 환경에 유해한 화학 물질인 경우가 많다. 용해제를 쓰지 않는 생체용 접착제들은 1제곱미터(㎡)당 1~10줄(J)의 접착력을 가진다. 1㎡당 1J의 접착력을 가지는 포스트잇의 접착력과 비슷하다. 접착력이 강하고 원할 때 쉽게 떼어내는 접착제를 만드는 것이 큰 숙제였다. 

 

연구진은 고분자 기반의 접착제를 개발했다. 이 접착제를 빵에 잼을 바르듯 하이드로겔 표면에 바르면 접착제의 주성분인 고분자 사슬이 하이드로겔 표면의 분자 네트워크 속으로 얽혀 들어간다. 여기에 철이온(Fe3+)을 주입하면 고분자 사슬 내 카르복실기(-COOH)와 강한 결합을 형성한다. 실제 이를 실험한 결과 접착력은 1㎡당 200J에 이르는 것으로 나타났다.  부착 후 5일이 지나도 접착력은 그대로 유지됐다.

 

연구진이 개발한 접착제는 젖은 물질을 강하게 붙여주지만 자외선을 쬐면 쉽게 떼어낼 수 있다. 접착한 하이드로겔을 강제로 뜯어낼 때 표면이 찢어지는 모습(왼쪽)과 자외선을 쪼였을 때 표면이 찢어지지 않고 분리되는 모습(오른쪽). -지강 수오 제공
연구진이 개발한 접착제는 젖은 물질을 강하게 붙여주지만 자외선을 쬐면 쉽게 떼어낼 수 있다. 접착한 하이드로겔을 강제로 뜯어낼 때 표면이 찢어지는 모습(왼쪽)과 자외선을 쪼였을 때 표면이 찢어지지 않고 분리되는 모습(오른쪽). -지강 수오 제공

이 물질은 떼어낼 때 자외선을 3분 정도 쪼여주면 철 이온이 카르복실기에서 떨어져 나가면서 결합이 해제된다. 자외선을 쬔 이후의 접착력은 물질을 발랐을 때의 접착력인 1㎡당 10J로 떨어졌다. 연구진은 자외선을 쪼였을 때와 아닐 때를 비교해 자외선을 쪼이면 떼어내기도 쉽고 표면에 결함도 가지 않음을 확인했다. 연구진은 실리콘이나 유리 위 같은 곳에도 고분자물질이 붙을 수 있도록 간단한 표면 처리만 해 주면 이 접착제를 응용할 수 있음도 실험을 통해 증명했다.

 

수오 교수는 “젖은 물질은 원래 잘 달라붙지 않는다”며 “젖은 물질을 자유롭게 붙이는 이 접착제는 다양한 재료를 인체에 부착하는 데 쓰일 것”이라고 말했다.

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