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공업화학 전망, 제24권 제4호, 2021
도쿄 대(University of Tokyo): 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 사슬의 가역적 결정화를 통해 강화된 하이드로 겔 기반 재료 개발
하이드로 겔은 조직공학 스캐폴드 및 생체 의학 등의 응용 분야에서 사용 가능성이 있으나, 친수성 가교 고분자에 의해 결합된 물질이므로 기계적 강도는 비교적 약하다. 이러한 하이드로 겔을 강화하기 위해 과 학자들은 희생 결합(sacrificial bonds)을 도입해, 재료를 늘리면 이러한 결합이 끊어지고 에너지가 소산되 어 추가적인 하이드로 겔 파열이 어려워지도록 만들었다. 그러나 이러한 결합은 결합 재형성 속도가 느릴 수 있으므로 힘의 증가는 일시적인 경향이 있다.
이에 대한 대체 강화 전략으로 Koichi Mayumi와 Kohzo Ito가 이끄는 도쿄대 연구팀은 공유결합된 시클로덱스트린 고 리 쌍(cyclodextrin rings)을 통해 연결된 폴리에틸렌 글리콜 (polyethylene glycol) 사슬을 포함하는 그물 모양 구조의 하 이드로 겔을 개발했다(Science 2021, DOI: 10.1126/science .aaz6694).
연구에 따르면, 하이드로 겔이 늘어나면 폴리머 사슬이 고 리를 통해 미끄러져 고분자 가닥 사이의 가교를 유지하고, 고 분자를 충분히 늘리면 폴리에틸렌 글리콜이 교차점에서 결정 화되어 인성(toughness)이 증가한다. 이때 이 슬라이드 링 하 이드로 겔은 기존의 교차 결합이 있는 폴리에틸렌 글리콜로 만든 하이드로 겔보다 10배 더 강하다. 연구진은 이와 같은 슬라이드 링 강화 전략이 반 결정질 폴리머로 만들어진 다른 젤과 함께 사용될 수 있다고 보고하며, 본 연구의 의미를 부 여했다.
연구성과는 AAAS 출판 그룹의 Science 온라인판에 게재되었 다(Science 2021, DOI: 10.1126/science. aaz6694).
출처: 2021. 6. 3. Chemical & Engineering News (https://cen.acs.org/materials/Hydrogels-reinforced-rings-strings/
99/i21)
작성: 손 희 상 (광운대학교)
Figure. 사이클로 덱스트린(Cyclodextrin)