국내 연구진이 2차원 나노물질인 *맥신(MXene)과 층상 이중 수산화물(LDH)을 3차원 천연소재인 키토산과 함께 자가조립된 다기능 복합체를 이용하여 생체 조직 치료 및 재건에 탁월한 친환경적 소재를 개발했다.
* 맥신 : 맥신 (MXene)은 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노물질로, 흑연의 100배, 구리의 2배 정도로 전기전도성이 높고 여러 금속화합물과 조합할 수 있어 반도체나 전자기기, 센서 등 다양한 분야에서 활용이 기대되는 미래 소재.

국립공주대학교(총장 임경호)는 임진형 교수(신소재공학부) 연구팀이 개발한 세포 적합성이 뛰어난 다기능 복합체가 인체 조직 재건 및 치유 분야에서 빠른 상처 치유와 안정성 문제에 대한 해결책을 제시했다고 밝혔다.

연구팀은 항바이러스, 항세균과 같은 피부 보호 특성과 함께 빠른 창상 치료를 위한 다기능 복합 소재를 개발하고자 하였다. N-FORM (Natural-derived Functional ORganic Materials) 소재 중 하나인 기능화된 키토산계 핵심 소재를 적용, 생체 적합성과 항세균성을 극대된 다차원 복합 소재를 개발했다.

국립공주대연구팀은 2차 결합 상호작용 설계 기술을 활용해 음이온으로 대전된 MXene, 양이온으로 대전된 코발트 텅스텐 층상 이중 수산화물과 기능화된 키토산과 같은 핵심 소재들로 구성된 나노 복합체 의 빠른 생체 조직 재건을 위한 조성영역을 탐색했고, 실제로 기존에 알려진 소재들에 비해 3배 이상 빠른 상처 치유 특성을 보였다.

또한, 나노 복합체는 염증 반응을 성공적으로 억제하고 섬유아세포 성장, 육아 조직 형성, 콜라겐 침착 및 피부 상처의 재상피화를 촉진하는 in-vivo 연구 결과를 보였다 (그림).

임진형 교수는 “본 연구를 통해 개발된 다차원 기능화 N-FORM 복합 소재는 메디컬 응용 분야에서도 좋은 성능을 보이지만, 적용 범위를 확대하여 반도체, 전자기기, 센서 영역에서도 활용 가능하다”며, “이를 위해서는 핵심소재들의 복합적인 기능 해석을 통한 성능 최적화가 필요하여 후속 연구를 통해 관련 연구를 계속 진행할 계획”이라고 설명했다.

과학기술정보통신부, 교육부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구실사업 (No. RS-2023-00221237)과 지역대학 우수과학자 지원사업 (NRF-2019R1I1A3A01054826)으로 수행된 이번 연구 성과는 JCR category ENGINEERING, CHEMICAL 분야의 상위 4% 이내의 논문인 화학공학 분야 국제학술지 “케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)”에 2월 15일 게재되었다.