바이오/재료/화학

Fine Chemical _2017.11 특집요약 (p5~41)

계면활성제에 의한 용액물성의 제어와 공업 이용
계면활성제의 개발과 응용

● 특집에 있어서
Yukishige Kondo / 도쿄이과대학 공학부 공업화학과 교수

계면활성제는 “미량의 첨가에 의해 표면 또는 계면의 성질을 현저하게 변화시키는 물질”이며 많은 분야에서 계면활성제는 한방의 약제로 이용되어 왔다.

이번 특집에서는 잘 알려져 있지 않았던 계면활성제의 존재가 세간의 주목을 받게 됨에 따라 계면활성제의 응용 연구에 대하여 제1선에서 활약하고 있는 연구자 분들에게 집필을 부탁 드렸다.

나고야(名古屋)공학 대학 다가(多賀) 선생님, 야마모토(山本) 선생님에는 유동저항저감에 미치는 끈 상태　미셀(콜로이드 입자)의 영향에 대해서 설명을 부탁 드렸다. 유동저항 저감에는 기존에 고분자가 사용되어왔으나, 유동중에는 고분자가 절단되는 결점이 있었다. 다가 선생 팀의 연구는 계면활성제의 끈 상태의 미셀이 고분자의 대체가 될 수 있다는 것을 제시하고 있다. 또한 도카이(東海) 대학의 후지오선생에게는 아줄렌류(類)의 계면활성화에 의한 약리효과에 대해서 집필을 부탁 드렸다. 아줄렌에 긴사슬(알킬기)를 도입한 구조를 가지고 있는 계면활성제는 항(抗) 펩신작용을 발현한다. 이들 두 가지 연구에 공통된 것은 계면활성제의 이용에는 그 용액물성 및 분자 집합체의 형태 및 기능의 제어가 중요하다는 것이다.

따라서 능동적으로 계면활성제 분자 집합체의 기능을 제어할 수 있는 사례로서 중앙대학 카타야마(片山) 선생 팀에게는 광에 응답하여 운동성을 변화시키는 어멀전에 대한 해설을 부탁드렸다. 우리도 광에 응답하여 끈 상태의 미셀의 형성 및 해유화(解乳化)가 진행한 사례에 대해 기고를 부탁 드렸다.  

폴라 화성공업의 아카즈카(赤塚) 씨에게는 계면활성제를 함유한 화장품 제제의 피부침투성의 제어에 성공한 연구사례를 소개받았다. 피부의 깊이에 따라 수분량이 다르다는 것에 주목하여 계면활성제가 사용되는 환경의 변화를 적극적으로 이용한 사례에 관해서다.

향후, 계면활성제의 기능 및 형태를 농도 및 조성뿐만 아니라 광 등의 외부자극에 의한 능동적으로 제어하는 연구, 즉 액티브 매터(Active Matter)의 연구가 더욱 진행될 것이다. 한편 아카즈카 씨의 연구에서 볼 수 있듯이 계면활성제가 사용되는 ‘곳’의 상세한 해명도 중요하다. 이에 따라 가까운 미래에 계면활성화가 관련된 현상을 임의적으로, 또한 정밀하게 만들어 내는 것이 가능할지도 모른다.

마지막으로 본 특집에 있어서 매우 바쁜 가운데 기고를 도와주신 모든 저자분들께 감사 드리고 싶다. 또한 기획, 편집에 있어서 필자의 다양한 요망에 친절히 대응해 주신 씨엠씨 출판사의 이케다(池田) 씨에게 이 자리를 빌어 감사의 뜻을 전하고 싶다.

● 자극 응답성 계면활성제의 개발과 용액물성의 제어
Yutaka Takahashi 외 1명 / 도쿄 이과대학 공학부 공업화학과 조교수

자극응답성 계면활성제는 온도변화, pH의 변화, 전압인가 및 광　조사와 같은 외부자극에 의해 그 용액물성을 제어할 수 있는 화합물이다. 용액물성의 기능 발현을 능동적으로 제어하는 것이 가능하다. 이 글에서는 자극 응답성 계면활성제로서 전기화학적인 산화환원 응답성 계면활성제 및 광 응답성 계면활성제의 연구에 대해서 소개하겠다.

● 유동 저항저감 효과에 대한 계면활성제의 개발과 응용
Keijiro Taga 외 1명 / 나고야(名古屋) 공업대학 대학원 공학연구과 생명∙응용화학 전공 교수

유동 저항저감(Drag Reduction : DR)제는 순환수 안에 첨가함으로써 순환 펌프의 동력을 대폭 줄여주기 때문에 에너지 절약 및 저탄소 사회실현을 위해 많은 분야에서 주목을 받고 있다. 최근에는 DR제로서 계면활성제의 끈 모양의 미셀이 연구대상이 되고 있으며 여기에서는 분자구조에서 본 신규 DR제의 개발에 대하여 연구 성과를 소개하겠다.

● 아줄렌(Azulene)고리 및 나프탈렌 고리를 가지고 있는 계면활성제의 항(抗)펩신 작용
Katsuhiko Fujio / 도카이(東海)대학 이학부 화학과 교수
 
아줄렌은 구조이성체인 나프탈렌과는 달리, 청자색을 나타내거나 슬폰산염으로 만들면 항 펩신작용 등의 약리활성을 나타내거나 하는 것으로 알려져 있다. 이 글에서는 약리활성을 가진 계면활성제의 개발의 한가지 예로 아줄렌 고리를 가지고 있는 계면활성제를 소개한다.

● 마이크로 유체 디바이스를 사용한 광 응답성 액정 에멀전의 제작과 그 응답
Shun Endo 외 2명 / 주오(中央) 대학 이공학부 응용화학과

액정의 장거리에 달하는 유연한 분자 간 상호 작용에 기인하는 디바이스 및 생명현상의 보고가 증가하고 있다. 이런 현상을 이해하기 위해 여기에서는 마이크로 유체 디바이스를 사용한 액정 에멀전을 생성하여 그 광 응답에 대해서 조사했다. 액정에 특징적인 결핍(분자 배향의 불연속점)으로부터 상전이(相轉移)가 유발되는 것을 찾아냈다.

● 양친모성 물질 회합체(미셀)에 의한 화장품제제의 침투 설계의 검토
Hidetaka Akatsuka / 폴라 화성공업㈜ 개발연구부 스킨케어 개발실 실장

화장품제제의 중요한 역할 중 하나가 유용한 소재를 피부 속으로 흡수시키는 것을 꼽을 수 있다. 우리는 각층과 그 밑의 표피 세포층에서 수분량이 크게 다르다는 것에 착안하여 각각의 층으로 나누어 양친모성 물질 회합체의 침투성을 평가했다. 그 결과, 지금까지 거의 보이지 않았던 표피 세포층에 대한 침투성도 각층과 동일하게 표피 전 층의 침투성에 크게 기어하고 있다는 사실을 알아냈다.

 -- 끝 --