| 초록 |
이 연구는 액정을 이용하여 생물체 표피의 환경변화에 따른 영향을 평가하는 것이다. 지구 온난화 등으로 환경변화가 생물체에 미치는 영향이 심각해지고 있다. 환경변화에 대한 생물체의 모니터링이 필요하다. 본 연구에서는 곤충의 외형이 눈에 띠게 달라지지 않았어도, 환경이 달라지면 표피는 이미 반응할 것이므로, 환경 변화에 의한 미세한 영향이 미치는 단계에서의 분석 가능성을 액정을 이용하여 연구하였다. 첫 번째 연구단계(1차 년도)에서는 식물잎, 여러 곤충표피의 소수성 정도 및 나노구조와 액정텍스쳐의 관계를 비교분석하고, 액정텍스쳐로 생물체표피를 분석할 수 있는지 그 가능성을 알아보는 것을 목표로 하였다. 액정은 대부분 반데르발스 상호작용에 의해 소수성 표면에서는 수직배향, 친수성 표면에서는 수평배향하는 특성을 가지고 있다. 액정을 이용하여 생물체 표면을 분석하기 위한 전단계로서, 액정이 수평 배향하는 polyimide (AL3046), 세척된 유리 표면 위와, 액정이 수직 배향하는 레시틴과 수직배향제 polyimide (AL 5662) 의 접촉각 측정과 액정의 배향관계를 분석하였다. 접촉각은 DI water로 수행하였고, 액정은 상온에서 네마틱상을 갖는 5CB(4-cyano-4'- pentylbiphenyl)를 사용하였다. 결과는 물과의 표면 접촉각이 43º, 52º 인 표면에서 액정은 수평배향을, 91º, 81º 일 때는 수직배향을 하였다. 즉, 액정이 수평배향할 때는 친수성 특성을, 수직 배향하는 곳에서는 소수성 특성을 가짐을 확인할 수 있었다. 곤충은 모기, 초파리, 날도래, 잠자리, 물잠자리, 하루살이, 왕하루살이 등의 날개에 대해 접촉각과 액정텍스쳐를 분석하였다. 특히 초파리는 돌연변이 -야생(WT), 노란몸흰눈(YW), 굽은날개(C), 갈색눈(SE), 흰눈(WE), 노란몸(YD), 검은몸(ED)-초파리와 암컷, 수컷 초파리에 대해 접촉각, 주사전자현미경, 액정텍스쳐를 비교하였다. 접촉각 측정시 물방울의 크기가 대략 500μm~1mm 정도이므로 접촉각은 적어도 500μm 영역의 평균값을 갖는다. 이에 반해 액정은 1~10 μm 이내로 텍스쳐 구분이 가능하므로, 날개의 바닥과 털 등 기능에 따른 부위별로 소수성에 대한 정보를 개별적으로 얻을 수 있었다. 구체적으로, 모기와 초파리는 표피와 털 모두에서 액정이 수직배향, 즉 소수성 특성을 갖는다. 반면에 날도래 표면에서 액정은 수평배향, 즉 상대적으로 친수성 특성을 갖으며, 털은 수직배향을 한다. 하루살이 날개 표면에서는 부위에 따라 수직, 수평배향이 공존하는 것으로 보인다. 즉, 시맥을 따라서는 친수성, 시맥 사이는 소수성 특성을 보이며, 접촉각은 이들의 평균값을 측정하게 되는 것이다. 또한 돌연변이 초파리 날개의 경우 돌연변이 종류에 따라 액정의 배향특성이 달랐다. 즉 액정을 이용하여 아종 분류가능성을 제시할 수 있다. 식물잎은 9 종류에 대해 접촉각 측정과 액정텍스쳐를 비교하였다. 표면에서 산란이 많이 되는 잎에 대해서는 연구가 더 필요하지만, 대체로 접촉각이 80º 정도 일 때 액정은 수평 배향하였고, 곤충표면과 마찬가지로 친수성과 소수성이 공존하고 있었다. 그러므로 곤충 날개 표면과 식물잎 모두 접촉각으로는 ~500μm 이상의 영역에 대해 평균적인 표면특성을 보여주지만, 액정을 이용하면 기능이 다른 부위별로 각각의 표면 특성을 알아 낼 수 있을뿐더러, 곤충의 아종 분석도 가능할 것으로 판단된다. 또한 계속 연구를 진행한다면, 온도나 습도 등 환경 변화에 따라 표면의 미세한 변화를 감지함으로써, 환경에 의해 큰 외형적 변화가 일어나기 전인 중간과정에 있는 생물체의 변화를 분석할 수 있을 것으로 기대된다. (출처:요약문 4p) |
