전자빔을 조사한 골형성 유도막의 표면 성상에 대한 연구

Abstract

미더덕 (Styela clava)은 일반적으로 non-native tunicate 또는 sea squirt 등으로 불리며 국내에서 전연안에서 서식하고 있다. 저자 등은 지난 수년간 고비용의 생체 멤브레인을 대체할 수 있는 저렴한 유도막을 개발하기 위해 미더덕의 피부 각질에서 순도가 높은 셀룰로오스막의 제조공정을 개발한 바 있다. 기존에 개발된 셀룰로오스 유도막에 높은 투과에너지를 지니는 전자빔 조사를 통하여 보다 나은 체내 친화성을 지니는 유도막을 개발하기 위해 본 연구를 진행하였다. 기존 개발된 미더덕 유래 셀룰로오스막에 한국 원자력 연구소에서 전자빔 (power 100 kW, pressure 115 kPa, temperature -30~120 ℃, sensor sensitivity 0.1~1.2 mV/kPa, generating power sensitivity 44.75 mV/kPa, supply voltage 5±0.25 V)을 조사하였다. 전자빔 세기는 1 MeV, 2 MeV의 두 조건으로 하였고, 전류량을 0.12 mA, 0.24 mA의 두 조건으로 나누었으며 조사량의 에너지는 1, 10, 30 및 120 kGy로 하여 서로 다른 Scan Speed(mm/Rev)를 부여하였다. 전자빔 조사 전후의 변화를 관찰하기 위하여 셀룰로오스 유도막의 원소 분석, 전계방출 주사전자현미경 검사, 아미노산 분석, 감쇠전반사 적외선분광기를 이용한 투과도 검사, 표면화학 검사, 주사전자현미경 분석 및 평균두께, 인상강도 및 신장률 등과 같은 일반 물성 검사를 시행하였다. 전자빔 조사 후 전자현미경 소견에서 셀룰로오스 섬유소들이 희미해지면서 그 기본적인 형태가 일부 유지되지 않은 소견이 관찰되었는데, 이러한 현상은 전자빔의 조사량에 따른 중합 분포 정도가 다른 탈중합 반응에 의한 것으로 생각된다. 또한 신장률에서 넓은 측정 범위를 보였는데, 전자빔 조사 후 다당류의 교차결합이 탈중합되면서 셀룰로오스 자체의 팽압력 (turgor pressure)이 감소하여 신장률이 다양해지고, 동시에 증가된 양상으로 측정된 것으로 사료된다. 셀룰로오스 섬유들은 이를 단단히 잡아주는 셀룰로오스 교차결합 단백질 (CCP, cellulose crosslinking protein)이 존재하는데, 전자빔 조사에 의해 셀룰로오스 섬유들을 단단히 잡아주는 역할이 소실되면서 단단한 셀룰로오스 유도막의 성상이 보다 부드러워져서 신장력이 증가된 것으로 보인다. 또한, 친수성인 셀룰로오스 결합공간이 많아짐으로서 유도막이 주변의 친수성 세포들과 결합하여 주변 조직과의 생체적합성도 보다 우수해질 수 있으며, 이는 체내 적용 후, 셀룰로오스 유도막을 이차적으로 제거할 필요성을 줄임으로서 보다 생체친화적인 유도막으로의 개발이 가능하리라 사료된다. 셀룰로오스 유도막은 셀룰라제와 같은 분해효소 이외에는 알려져 있는 분해효소가 없으며 특정적인 베타 1-4 linkages의 구조를 지닌다. 이를 다양한 전자빔 에너지와 조사량으로 셀룰로오스 섬유소들을 균일하고 미세하게 배열시킴으로써 얇은 μm 단위의 의료용 유도막으로 개발하는 것이 가능하리라 사료된다.

주요어 : 미더덕, 교차결합단백질, 생체유도막, 전자빔, 골유도재생술