도쿄대학, 도쿄농공대학, 교토대학의 연구그룹은 충치균의 효소로부터 환경에도 상냥하고 내열성이 뛰어난 수지의 개발에 성공하여 연구 성과를 'Scientific Reports'지에 발표했다.

 현재, 재생 가능한 식물 바이오매스를 원료로 한 「바이오 베이스 플라스틱」의 개발이 강하게 요구되고 있다.자연계에 존재하는 고분자 다당류를 이용한 종래의 바이오 베이스 플라스틱의 합성 방법은 본래의 결합이나 구조를 파괴하는 것으로, 바이오매스의 특징을 살린 것은 아니다.또한, 전분이나 셀룰로오스로 대표되는 고분자 다당류에는 플라스틱으로서 필수의 「열가소성」을 갖지 않는다는 문제가 있었다.

 연구 그룹에서는 충치균이 만드는 플라크(바이오필름)가 다당류인 것에 주목, 이 효소를 이용하여 셀룰로오스도 전분도 아닌 결합 양식을 갖는 고분자 다당류 「α-1,3- "글루칸"의 합성에 성공했다.물에 녹지 않는 성질을 가지고, 간단하게 회수할 수 있기 때문에 환경면에서 우수한 합성법이라고 한다.

 여기로부터, α-1,3-글루칸의 분자 구조 중에 있는 3개의 수산기를 에스테르기로 치환한 「α-1,3-글루칸 에스테르 유도체」가 높은 내열성을 갖는 것도 밝혔다.그 융점은 약 300~340℃로, 대표적인 석유 합성 플라스틱인 폴리에틸렌의 120℃, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 270℃를 넘는다.

 또 α-1,3-글루칸 자체는 열가소성은 가지지 않지만, α-1,3-글루칸에스테르 유도체가 되면 높은 열가소성을 발현하는 것도 발견.이 유도체로 성형한 필름의 파괴 강도는 40MPa를 넘어, 높은 내열성과 기계적 성질로부터 엔지니어링 플라스틱으로서의 이용이 기대된다.또한 α-1,3-글루칸이 원래 구강 내에서 합성되는 바이오필름이기 때문에 경구 가능한 소재·의료 재료에 이용하는 것도 생각할 수 있다.

 이번 연구에서는 시험관 내에서 합성할 때 반응 온도를 15℃까지 낮추는 것으로 70만을 넘는 거대한 폴리머를 생합성하는데도 성공하고 있다.향후는 폴리머의 대량 합성법의 확립과 함께, 유도체를 이용한 고강도·고내열성이 우수한 사출 성형품의 개발을 실시할 예정으로 하고 있다.

대학 저널 온라인 편집부

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