한국과학기술원(KAIST)은 화학과 이해신 교수 연구팀이 차와 과일 등에 풍부한 탄닌산을 활용해 피부에 더 잘 붙고 분해 속도를 조절할 수 있는 하이드로겔을 개발했다고 9일 밝혔다.

하이드로겔은 콘택트렌즈, 여드름 패치, 마스크팩, 상처 치료용 드레싱 등에 사용되는 수분 함량이 높은 젤 소재다. 피부에 밀착되면서도 약물이나 유효성분을 머금고 있을 수 있어 약물 전달체(약물을 원하는 부위에 효과적으로 전달하는 소재), 창상피복재(상처를 보호하고 치유를 돕는 의료용 드레싱), 조직공학용 지지체(인공 조직 재생을 돕는 구조체), 화장품 소재 등 다양한 바이오·헬스케어 분야에서 활용되고 있다.

연구팀은 다양한 하이드로겔 소재 가운데 '카파-카라기난'에 주목했다.

카파-카라기난은 우뭇가사리 등 붉은 해조류(홍조류)에서 추출한 천연 고분자로, 젤리나 소스의 점도를 높이고 형태를 유지하는 데 사용되는 친숙한 식품 소재다.

카파-카라기난 분자에는 '황산기'라는 구조가 많이 포함돼 있는데, 이는 같은 극의 자석끼리 서로 밀어내듯 분자 간 반발력을 만들어 촘촘한 구조 형성을 방해한다.

이로 인해 하이드로겔의 강도와 접착성을 높이거나 분해 속도를 원하는 수준으로 조절하기 어려웠다.

연구팀은 황산기와 효과적으로 상호작용할 수 있는 천연 물질로 차와 과일 등에 풍부한 천연 폴리페놀인 탄닌산을 발굴했다.

연구 결과, 기존에는 하이드로겔 형성을 방해하는 요소로 여겨졌던 황산기가 오히려 탄닌산과 결합하는 핵심 부위로 작용한다는 사실을 확인했다.

탄닌산을 첨가한 카파-카라기난 하이드로겔의 저장탄성률(젤의 단단함과 탄성을 나타내는 지표)은 약 1천632Pa로, 순수 카파-카라기난 하이드로겔(294Pa)보다 5배 이상 향상됐다.

이는 하이드로겔이 외부 압력이나 변형에도 더 안정적으로 형태를 유지할 수 있음을 의미하며, 상처 치료용 드레싱이나 약물 전달 패치의 내구성과 사용성을 높일 수 있음을 보여준다고 연구팀은 설명했다.

이해신 교수는 "이번 기술이 피부 밀착형 화장품과 스킨케어 제품, 창상피복재, 약물 전달 패치, 조직공학용 지지체 등 다양한 바이오·헬스케어 분야에 활용될 것"이라고 말했다.