PNIPAM를 첨가하지 않고 제조한 마이크로 입자로 구형이다.(a,d) PNIPAM을 첨가한 뒤, LCST보다 낮은 온도에서는 볼록렌즈 형태의 입자가 형성(b,e)됐으며, LCST보다 높은 온도에서는 타원체 형태의 입자가 형성됐다.(c,f)/사진제공=미래창조과학부국내 연구진이 온도변화에 따라 입자의 모양이 자유자재로 변하는 스마트 마이크로입자를 제작했다.
미래창조과학부는 29일 김범준 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀이 온도 감응 범위가 손쉽게 조절되며 외부 온도에 반응하여 가역적으로 입자 모양이 변하는 스마트입자를 제작했다고 발표했다.
입자의 모양은 광학적이거나 세포와의 상호작용 등 그 입자의 특성을 결정하는 중요한 인자다. 다양한 모양을 가지는 비구형입자는 모양에서 비롯된 특성 때문에 디스플레이용 광결정 물질, 광화학 센서, 코팅필름, 화장품 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 더 나아가 외부 자극에 반응하여 스스로 모양이 변하는 스마트 입자는 선택적인 약물 전달, 색변화가 가능한 코팅 재료 등 보다 다양한 분야로 응용 가능하다. 이에 따라 간단한 공정을 통해 제작할 수 있으면서 가역적으로 모양이 조절되는 스마트 입자 개발의 필요성이 커지고 있다.
이번에 연구팀은 온도에 감응할 수 있는 고분자(PNIPAM)를 사용하여 특수한 성질을 가진 계면활성제를 간단한 공정으로 만들었다. 이 온도 감응성 계면활성제를 사용하였을 때에는 고분자 배열이 조절되어 볼록렌즈 형태 혹은 타원체 형태의 비구형 입자가 형성됐다. 온도 감응성 고분자에 구조 변화가 나타나는 하한 임계 용액 온도 이하에서는 볼록렌즈 형태의, 하한 임계 용액 온도 이상에서는 타원체 형태의 입자가 제조됐다. 나아가 입자의 모양 변형이 일어나는 전이온도를 3°C에서 50°C까지 손쉽게 조절했다.
김범준 교수는 “온도에 따라 스스로 입자의 모양이 변하는 차세대 스마트 입자 제작 기술을 개발했다”면서 “특이성을 보이는 암 세포를 감지하거나 온도의 변화에 따른 선택적인 약물 전달 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 미래창조과학부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제적인 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’ 지난 8일자에 게재됐다.
김범준 KAIST 생명화학공학과 교수/사진제공=미래창조과학부
