일본산업뉴스요약

Techno Trend
생물유래의 원료로 고분자합성
충치 균으로 플라스틱도

식물이나 세균 등의 생물에 유래하는 재생 가능한 원료로 고분자재료를 합성하는 연구가 진행되고 있다. 원료의 화석연료의 자원적 제약과 환경부하가 크거나, 금속·무기재료의 생체 적합성 등에 문제가 있기 때문이다. 이미 기존의 재료에 필적하는 성능도 나타나고 있다.

「철 정도의 고강도 플라스틱이 만들어졌다. 자동차에도 사용할 수도 있을 것이다」고 北陸先端科学技術大学院大学의 가네꼬 교수는 기대한다. 筑波大学의 타카야 교수가 유전자변형 대장균을 사용하여, 포도당으로부터 향신료 성분과 비슷한 시나몬 계 분자를 합성.  중합하여 방향족 폴리아미드라고 불리는 플라스틱을 만들었다.

강도는 단면 1평방 미리 미터당 약 40kg로 높다. 유리의 3~4배로, 보통의 강판에 필적한다. 비중은 강판의 6분의 1 이하로, 같은 면적과 무게의 판으로 한다면, 강도는 6배 이상이 된다. 가네꼬 교수는「사출성형으로 자동차나 기계의 부품도 만들 수 있을 것」으로 자신을 나타낸다.

시나몬 계 분자는 석유로부터도 만들어지지만, 1kg 당의 가격은 약 10만엔으로 시산된다.포도당으로부터 만들면, 식품첨가물 정도의 2,000엔~4,000엔이 될 것으로 보고 있다.기업과 제휴하여 사업화를 계획한다.      

한편, 번거롭게 보이는 충치 균으로 고성능의 플라스틱을 개발하는 연구도 있다. 동경대학의 이와다 교수와 기무라 부교수, 동경 농공대학의 요시다 교수들이 지금보다 더 높은 고온에 견뎌내는 플라스틱의 개발에 성공했다.

충치 균의 유전자 정보로부터 설탕을 포도당과 과당으로 분해하여, 포도당을 이어서 ㄷ4ㅏ당으로 만드는 새로운 효소를 개발했다. 입안에서는 포도당이 알파 1, 3와 알파 1, 6으로 2종류의 양식으로 랜덤으로 결합한다. 동경 농공대는 충치 균의 유전자정보에서, 천연에는 없는 알파 1, 3 결합만으로 반응하는 효소를 개발했다.

동대는 이 효소로 다당을 합성하여, 에스테르화 하여 플라스틱을 만들었다. 특성을 평가하니, 고무와 같이 글래스 전이점이 섭씨 약 180도, 액상에 의한 융점이 섭씨 300도 이상으로, 둘 다 종래의 플라스틱의 최고온도를 넘어 섰다. 온도 70도, 습도 95%로 1,000시간 보지하여도 특성이 떨어지지 않았다.「자동차의 내장용 등으로 실용화를 목표로 한다」(이와다 교수)

자동차나 기계용 부품용의 재료는 강도와 내구성이 높을수록 좋지만, 몸 안에 넣는 생체재료는 주위와의 밸런스를 고려한 강도, 생체적합성, 생 분해성 등의 별도의 특성이 요구된다. 上智大学의 리꾸가와 교수와  타케오까 부교수, 明治大学의 아이자와 교수들과 공동으로, 실제의 뼈에 가까운 강도의 인공 뼈 개발을 진행하여 왔다.

병이나 사고로 없어진 뼈의 대체재로서, 티탄합금이나 알루미나 등이 사용되어 왔다. 그러나 생체 뼈보다 강도가 높아, 언밸런스로 원래의 상태로 재생이 안 되는 문제가 있었다. 연구팀은, 생체 뼈를 구성하는 Hydroxyapatite와 콜라겐의 조합으로 비슷한 인공 뼈의 개발을 진행하고 있다.      

현재, 다공질의 Apatite의 구멍을 부드러운 고분자로 메우는 기술을 개발하고 있다. 고분자에는 콜라겐을 선택하지 않았다. 체내에서의 면역반응이 염려되기 때문이다. 그대신 식물의 전분으로 만든 폴리유산을 선택했다. 생체분해성과 생체적합성을 겸비한 폴리유산으로 당분간 강도를 가지고, 서서히 새롭게 나오는 생체 뼈와 바뀌어지는 것을 기다린다.

폴리유산을 넣고 14일 후에도 무게를 유지, 그런데 휘는 강도는 Apatite만일때와 비슷한 정도까지 떨어졌다. 유출은 안 되지만, Apatite와 접착이 되지 않았기 때문이다. 폴리유산의 개량을 거듭하여, 최근에 Isocyanate기를 붙여서 14일 후에도 휘는 강도가 떨어지지 않는 결과를 얻었다.「향후, 생체 뼈가 성장하는 것을 확인하여, 의학부와 수의학부와 함께 실용화를 목표로 한다」고 타케오까 교수가 말한다.  

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