칼슘은 인체의 뼈 또는 치아와 같은 골격구조의 주요 성분이며 다양한 생체 기능에 중요한 인자로서 작용하기 때문 에 적절한 섭취가 필요하다. 하지만 칼슘보충제로 섭취 시 칼슘의 생체이용률이 낮으므로 이를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다. 층상형 이중층수산화물(layered double hydroxide: LDH)은 층간에 다양한 음이온들을 삽입할 수 있고 독성이 낮은 것으로 알려져 있어 약물이나 생리활성물질의 전달매체로 응용하고자 활발히 연구 개발되고 있는 물질이 다. 본 연구에서는 칼슘을 포함하는 LDH 구조물(CaAl-LDH)을 합성하고, 이의용해 안정성과 소장에서의 흡수를 효율 적으로 조절하기 위하여 폴리머 코팅(E-coated CaAl-LDH)을 진행하였다. XRD 측정 결과폴리머 코팅에 의해 CaAl-LDH의 결정형 구조가 변형되지 않았으며, SEM 관찰에 의해 코팅 후에도 크기 및 형태가 유지됨을 확인하였다. 위액 모사조건에서 용해도 분석 결과 폴리머 코팅에 의해 칼슘이온의 용해가 감소하는 것을 확인하였으며, 이로써 소 장에서의 칼슘 흡수를 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 장관세포 및 마우스에 단회 경구투여 결과 세포독성 및 급성 독성을 나타내지 않았으며, 약동학적 분석 결과 체내 칼슘 흡수율이 향상될 수 있음을 알 수 있었다.이러한 연구는 CaAl-LDH 나노소재의 폴리머 코팅을 통해 체내 안정성과 흡수율 향상을 유도할 수 있어 칼슘보충제로서의 잠재적 활 용 가능성을 제시한다.

본 연구는 자연계에서 가장 흔하게 관찰되는 두 그린 러스트(green rust) 광물인 carbonate green rust (CGR)과 sulfate green rust (SGR)을 공침법(co-precipitation)을 통해 각각 합성하고, 이들의 형성 메커니즘 및 이화학적 특성들을 체계적으로 규명하였다. X-선 회절(XRD) 분석 및 리트벨트 정련 수행 결과, 본 합성 조 건에서 이차광물상 없이 이중층수산화물로서 CGR과 SGR이 합성됨을 확인하였다. 또한, 각각의 구조 파라미 터는 CGR의 경우 a(=b)축 = 3.17Å, c축 = 22.52 Å이고, SGR의 경우 a(=b)축 = 5.50Å, c축 = 10.97 Å이며, 이 들의 미결정 크기는 각각 (003)면 기준 57.8 nm와 (001)면 기준 40.1 nm로 밝혀졌다. 주사전자현미경/에너지 분산형 분광분석(SEM/EDS) 결과, CGR과 SGR은 모두 육각 판상의 전형적인 이중층수산화물 결정 형상을 보이지만 탄소(C)와 황(S)의 함량은 서로 다르게 나타났다. 퓨리에 변환 적외선(FT-IR) 분광 분석결과, 탄산 염(CO3 2-)와 황산염(SO4 2-) 이온들이 각각 CGR과 SGR의 층간 음이온으로 밝혀졌고, 이는 XRD를 활용한 광 물상 동정 결과와 잘 일치한다. 철 용액으로의 수산화이온(OH-) 주입 시간에 따른 혼합 용액의 pH와 Eh, 그 리고 잔류 철 농도의 비율(Fe(II):Fe(III)) 측정 결과, 시간에 따른 차이는 있지만 두 green rusts 모두 1단계 전구체 형성, 2단계 중간 생성물로의 상변환, 그리고 3단계 green rust로의 상변환과 에이징에 의한 결정성장 으로 이어지는 결정 형성 메커니즘을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구는 공침법을 통해 CGR과 SGR을 안 정적으로 합성하고 이들의 형성 메커니즘과 이화학적 특성을 규명함으로써, green rust를 활용한 응용 연구 및 산업 활용에 원천 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.