서정목 연세대학교 전기전자공학과 교수 연구팀이 부드러우면서도 자가치유성, 고인성, 비팽창, 전기 전도성을 갖는 다기능성 하이드로겔 소재를 개발했다.
연구팀은 자연계에 존재하는 거미줄과 와인의 떫은맛을 내는 성분인 탄닌산(Tannic acid)에 영감을 받아 이번 하이드로겔을 개발했다. 거미줄은 부드러우면서도 쉽게 끊어지지 않는다. 이는 거미줄 내의 나노구획구조(Nanoconfinement)로 인한 것이다.
연구팀은 거미줄의 나노구획구조를 탄닌산을 통해 모사해, 역동적 나노구획구조(Dynamic nanoconfinement)로 이번 하이드로겔을 구현했다. 이러한 구조로 인해 부드러우면서도 높은 인성을 가질 수 있으며, 탄닌산에 의한 풍부한 가역적 수소결합들로 인해 하이드로겔이 파단되더라도 5분 내에 완벽히 초기 형태로 자가치유가 될 수 있다.
또한 이번 하이드로겔은 탄닌산의 수소성 특성 덕분에 수분의 침투를 막아, 습윤 환경인 우리 몸 환경에서도 수분에 의해 팽윤되지 않고 그 기계적 특성을 유지할 수 있다.
이 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 ‘나노소재기술개발사업’, ‘중견연구자지원 사업’(과제번호:2022R1A2C4001652)과 ‘바이오·의료기술개발사업’(과제번호: 2022M3E5E9082213)의 지원을 받아 수행됐다.
연구 결과는 저명한 다학제적 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF 17.521, JCR 상위 5.94%)에 2023년 4월 26일 게재됐다. 논문명 ‘Intrinsically Nonswellable Multifunctional Hydrogel with Dynamic Nanoconfinement Networks for Robust Tissue-Adaptable Bioelectronics.’