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영어

Fibroin is an insoluble structural protein from Bombyx mori. It can be solubilized by dissolving in a hot CaCl2 solution and subsequent dialysis. The aqueous solution is unstable and a transition from aqueous fibroin molecules rich in random coil is undergo to one rich in β-sheet content, resulting in hydrogelation. However, fibroin gel is so fragile and plastic that its mechanical property should be reformed for various applications. In this report, a semi-solid form of fibroin gel was prepared using glycerol and ethanol and was investigated to analyze their flow properties. A fibroin gel with 80% glycerol showed pseudoplastic and thixotropic properties. The square root of its yield stress varied linearly with fibroin concentration and it extrapolated to zero shear stress at 0.2% fibroin. A fibroin gel with 40% ethanol was shown to be highly thixotropic but its shear-thinning behavior was only observed above a certain level of shear rate. Its pseudoplasticity was restored by a high rate of shear stress.

한국어

피브로인은 양잠누에 (Bombyx mori)의 고치에서 생산되 는 섬유의 중심가닥을 구성하는 antiparallel β-sheet의 구조 를 가지는 불용성 단백질이다 [1]. 피브로인은 heavy chain, light chain 및 P25 단백질로 구성되어 있으며, 이중 피브로 인의 대부분을 차지하는 heavy chain은 글리신, 알라닌 및 세린이 반복되는 결정성 영역을 형성하는 11개의 도메인, 중간부분 그리고 C-말단 N-말단의 비결정성 영역으로 구 성되어 있으며 [2] 다른 단백질과 비교하여 비교적 크기가 작은 아미노산인 글리신, 알라닌 및 세린의 조성 비율이 약 86%로 매우 높다 [3]. 또한 구조 단백질인 피브로인은 오랫동안 수술용 봉합사로 사용되어 생체적합성이 확인되 어있다 [4]. 따라서 불용성 피브로인을 가공하여 생체재료로 사용하기 위하여, 고온의 고농도의 염용액을 이용하여 피브로인을 녹이고 이후 투석 탈염하여 수용액 상태인 재생 피브로인을 만든다. 가용화된 재생 피브로인 분자의 -(glycine-alanineglycine- alanine-serine-glycine)n-과 같은 반복되는 아미노산 서열은 nematic 액정배열을 형성하고 있으며 [5], 시간의 경과에 따라 액상상태의 random coil 구조의 비율이 감소 하고 서로 다른 분자쇄 사이에 β-sheet를 형성하여 겔을 형 성한다 [6,7]. 최근에는 β-sheet를 형성하여 겔이 만들어지 는 hydrogelation 속도가 볼텍싱 정도, 온도 및 피브로인의 농도 등으로 조절됨이 보고되었다 [8]. 그러나 피브로인 겔은 약해서 쉽게 부숴지며 유동성이 없다. 2% (w/v) 피브로인 겔의 최대 파괴강도는 22.2 N/m2 으로 보고되어 있다 [9]. 따라서 콜라겐을 첨가하여 가교 시켜 강도를 증가시키거나 [10], polyacrylamide와 semiinterpenetrating network 구조를 형성시켜 강도가 높은 하이 드로 겔을 제조하고 있다 [11]. 혹은 글리세롤을 소량 첨가 하여 식감이 개선된 노인용 경구용 소재로 개발하거나 [12], 물리적인 처리과정을 최적화하여 주사용 제제로 사용할 수 있는 점탄성의 피브로인 젤을 개발하고 있다 [8]. 본 연구에 서는 피브로인 겔을 유동성을 높이기 위하여 첨가물을 사용 하여 반고형의 겔을 제조하고자 하였다. 이를 위하여 유동성 겔을 형성하는 첨가제 및 그 농도를 조사하고 재생 피브로 인의 분자량 분포를 확인하였다. 회전점도계를 사용하여 제 조된 유동성 겔이 유동 특성을 분석하였다