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빛에 반응해 모양·색 변하는 마이크로 입자 개발 성공

위험진단용 스마트 도료나 디스플레이, 센서, 약물전달체 등 응용 기대

빛에 반응해 모양·색 변하는 마이크로 입자 개발 성공
빛에 반응하는 계면활성제를 이용해 개발된 스마트 블록공중합체 입자


[산업일보]
마이크로 입자의 모양과 색 변화 연구는 주로 약물전달이나 암세포 진단과 같은 생물학적 응용을 위해 산도(pH), 온도, 특정 생체분자 같은 물리화학적 자극과 관련해 주로 이뤄졌다.

하지만 이런 자극들은 의도하는 국소부위에만 전달하기 어렵고 자극 스위치를 명확하게 켜고 끄기 어려운 것이 단점이었다. 반면 빛은 원하는 시간 동안 특정부위에만 쬐어줄 수 있고 파장과 세기를 정밀하게 조절, 선택적·순차적으로 입자 모양을 변형시킬 수 있어 해상도 높은 자극으로 주목받는다.

하지만 기존 빛에 감응하는 스마트 입자는 제작방법이 복잡하고, 편광방향으로의 길이 연장만 가능한 등 정밀한 모양변화가 어려워 활용에 한계가 있었다.

이에 한국연구재단(이사장 노정혜)은 김범준 교수(한국과학기술원) 연구팀이 빛에 의해 모양과 색을 자유자재로 바꿀 수 있는 스마트 마이크로 입자 제작기술을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구결과에 따르면, 아주 작은 입자의 모양이나 색을 원하는 대로 가공(fabrication)할 수 있게 되면 군용장비의 위장막(artificial camouflage), 병든 세포만 표적하는 약물전달캡슐, 투명도 및 색이 변하는 스마트 윈도우나 건물외장 인테리어 등에 활용할 수 있다.

연구팀은 빛에 의해 분자구조가 변해 친수성 정도나 광학적 특성을 조절할 수 있는 계면활성제를 개발하고 이들의 자가조립방식을 기반으로 빛에 반응해 모양과 색깔이 변하는 수 마이크로미터 크기의 스마트 입자를 대량으로 제작하는 데 성공했다.

빛을 쬐어준 시간과 파장에 따라 구형에서 타원체, 튤립, 렌즈형태 등으로 변화시킬 수 있는 한편 입자의 색도 조절할 수 있다. 또한 100μm 이하의 국소 부위에만 빛을 조사함으로써 원하는 위치에서 원하는 모양을 정교하게 유도할 수 있다.

특히 반응하는 빛의 파장이 서로 다른 계면활성제를 활용하면 입자 모양의 변화를 여러 단계로 조절하거나 원래의 모양으로 되돌리는 변화가 가능하다.

이러한 스마트 입자로 만들어진 박막이나 용액은 그 성질을 정밀하게 조절할 수 있어 정보를 담거나 신호를 넣을 수 있는 스마트 소재로도 활용할 수 있다.

연구팀은 “이번 연구 결과는 빛에 감응해 분자 구조 및 계면 특성을 체계적으로 변화시킬 수 있는 계면활성제를 설계하고, 이에 따라 모양과 구조가 변하는 스마트 고분자 입자를 개발하는 새로운 플랫폼을 제시할 뿐 아니라, 나아가 마이크로입자를 위험진단용 스마트 도료, 바이오 센서, 약물 전달, 디스플레이 등 다양한 분야에 적용하기 위한 토대를 마련할 것”이라고 말했다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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