생물학, 의약 분야 재료설계 (Designing Materials for
Biology and Medicine)
이 논문에서는 현재 의약용 보조 장치나 약물 전달 시스템에 이용되고 있는 여러 biomaterials에 대한 소 개와 함께 biomaterial 연구가 향후 어떻게 발전되어 질 것인가에 대하여 제시해 주고 있다. Biomaterial 분야의 세계적 권위자인 M.I.T. 대학의 Robert Langer 교수와 Caltech 대학의 David Tirrell 교수가 공동 집필한 이 논문은 생물학이나 의약 분야에 사용 되기 위해서 어떤 재료들이 어떻게 디자인되고 있는 가에 대한 최근 동향을 간략히 소개하고 있다. 여기 서 제시하는 biomaterial의 응용 분야는 크게 3가지로 나누어 질 수 있으며 이는 다음과 같다.
첫째, 생체 조직 세포의 대체 물질로서의 응용 분야 이다. 재조합 DNA 기술의 발달로 인하여 다양한 물 리/화학적 특성을 갖는 인공적인 extracellular matrix (ECM) 및 여러 hydrogel 단백질의 생산이 가능해졌 으며, 이를 이용하여 손상된 생체 조직의 일부를 대체 하고 있다. 이는 필요한 물질을 해당 개체로부터 직접 분리해서 사용했을 경우 야기되는 여러 문제점들(예 를 들어, 감염 문제 등)을 해결해 줄 뿐만 아니라 다 양한 물성의 재료를 만들 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 특수한 의료용 물질로서의 응용 분야이다. 형 상 기억 소재(shape-memory materials)는 그 중 하 나의 예로서 온도에 따라 형상이 변화되는 소재를 의 미한다. 이러한 소재가 외과용 인체 삽입 재료로 이용 될 경우, 어느 특정한 온도에서 심하게 꼬여 있는(즉, 그 온도에서 최소의 부피를 갖는) 물질을 조그마한 절제 수술로 인체에 삽입하면 온도가 체온으로 변함 에 따라 이 물질이 서서히 팽창하여 인체 내에서 본래 의 모습으로 자리잡게 된다. 이는 작은 절제 수술로도 부피가 큰 재료를 삽입할 수 있다는 장점이 있다.
셋째, DNA 발현이나 단백질 기능의 진단과 분석 재료로서의 응용 분야이다. 이는 DNA 또는 protein array 기술을 통하여 여러 생물학적인 정보를 빠르고 정확하게 나타낼 수 있는 물질의 개발을 의미한다.
특히 protein array의 경우, 단백질의 접힘 및 변성 등 이 일어나면 분석(또는 진단) 효율이 떨어지므로, 이 를 최소화하고 비특성 흡착(non-specific interaction) 이 일어나지 않는 재료의 개발을 목적으로 한다. 아울 러 ‘DNA chip’이나 ‘Protein chip’ 분야에 응용되고 있는 몇몇 재료들의 예를 소개하고 있다[Nature, vol.
428, p. 487(2004)].
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 23, No. 3, 2005…
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