모다모다 만든 과학자, 와인 떫은 맛으로 모발 이식용 접착제 개발

탄닌산과 봉합사 고분자 성분 섞어
생쥐 실험에서 모낭 없이도 피부 고정

국내 연구진이 생분해성 봉합사 성분과 와인의 떫은 맛을 내는 탄닌산을 섞어 모발 이식용 접착제를 개발했다./Pinterest

와인의 떫은 맛이 모발 이식에 쓸 수 있는 접착제로 변신했다. 상용화되면 이식용 모발의 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다.

카이스트는 “화학과 서명은 교수와 이해신 교수 연구진이 탄닌산(tannic acid)과 생체 적합성 고분자를 섞어 모발 이식이 가능한 의료용 접착제를 개발했다”라고 21일 밝혔다.

◇생분해 봉합사 성분에 탄닌산 결합

탄닌산은 와인의 떫은 맛을 내는 성분으로 과일 껍질, 견과류, 카카오에 많이 들어 있다. 접착력이 강해 다른 물질과 빠르게 결합한다. 와인을 마시면 떫은 맛을 느끼는 이유는 탄닌산이 혀에 붙기 때문이다.

폴리에틸렌 글리콜PEG)-폴리락틱산(PLA) 이중블록 공중합체와 탄닌산을 물에서 섞어 만들어지는 생분해성 접착제의 원리./KAIST

연구진은 생분해성 봉합사 성분인 고분자 물질들을 탄닌산과 섞어 의료용 접착제가 될 수 있는 소재를 만들었다. 봉합사는 폴리락틱산(PLA)과 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 구성된다. 두 고분자를 물에 넣으면 물에 녹지 않는 PLA가 뭉쳐 입자를 이루고 표면에 물과 친한 PEG가 달라붙는다. 여기에 탄닌산을 섞었다.

새로 만든 소재는 접착력이 훨씬 강해졌다. 탄닌산은 일반 고분자와 섞이면 액체 상태가 돼 접착력이 떨어진다. 반면 이번에 두 고분자를 결합한 입자는 고체처럼 작동해 훨씬 강한 힘도 버틸 수 있다고 연구진은 밝혔다. 고분자 둘을 결합하면 단일 고분자보다 무게를 10배 이상 지탱할 수 있으며, 열처리를 하면 60배를 견뎠다고 연구진은 밝혔다. 탄닌산과 고분자 사이의 결합이 더 강해진 덕분이다.

연구진은 모발 끝에 새 접착제를 발라 생쥐 피부에 심었다. 모발 15가닥을 이식하고 하루가 지나자 12가닥이 남았다. 이 중 3가닥만 당겨도 몸 전체가 끌려 올라왔다. 모발이 피부에 단단하게 고정된 것이다. 접착제를 바르지 않으면 모발이 하나도 남지 않았다. 접착제 성분은 14일이 지나면 모두 분해돼 배출됐다. 염증 반응도 거의 보이지 않았다.

모낭이 포함된 기존의 모발 이식 방식(위 왼쪽)과 생분해성 접착제를 이용한 모발 이식 방식(위 오른쪽)의 개요. 모발 끝에 접착제를 바르고 피하주사를 통해 이식할 수 있다. 초기 동물실험 결과. 15가닥의 모발을 이식한 후 1일 경과한 상태에서 12가닥의 모발이 남아있다(아래). 3가닥의 모발을 잡아당기면 몸 전체가 끌려 올라오는 것으로 보아 피부에 견고하게 이식된 것을 알 수 있다./KAIST

◇이발한 머리카락도 이식 가능

이해신 교수는 머리카락과 인연이 깊은 과학자이다. 그는 세계 최초의 염색 샴푸인 모다모다 샴푸를 개발했다. 사과가 공기 중에 오래 노출되면 갈색으로 변하는 원리를 이용했다.

이 교수는 이번 연구가 기존 모낭 이식 방법의 한계를 보완할 수 있다고 전망했다. 이 교수는 “모낭까지 있는 모발을 이식하려면 공급에 한계가 있을 수밖에 없다”라며 “접착제를 쓰면 이발하고 잘린 머리카락도 이식할 수 있어 그런 문제가 없다”라고 말했다.

연구진은 이번에 1단계로 접착제가 모발을 피부에 단단하게 고정할 수 있음을 입증했다. 다음 단계는 접착제로 붙인 모발에 피부 세포가 결합해 모낭과 함께 이식한 모발처럼 자라는지 알아보는 것이다. 이 교수는 2단계 연구는 2년 정도 진행될 것으로 예측했다.

이번 연구 결과는 지난달 22일 국제 학술지 ‘미국화학회지 Au(JACS Au)’에 온라인 게재됐다. 서명은 교수 연구실의 박종민 박사(현 한국화학연구원 선임연구원)와 이해신 교수 연구실의 박은숙 박사가 공동 제1 저자이다. 카이스트 화학과 김형준 교수와 생명화학공학과 최시영 교수 연구진도 참여했다.

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