The hydrolytic behavior of microbial poly[(R)-3-hydroxybutyrate]](P(3HB)) has been studied by using two model systems, Langmuir monolayer and solution-grown single crystals (SCs), for elucidating the mechanism for both alkaline and enzymatic degradations. An initial degradation of SCs of P(3HB) leads to breakup lamellae parallel to their short axis (b-axis). Similarly, ridge formation on the lamellar surface appears along the b-axis at lower quenching temperature than melting temperature. Both results support that the lamellar crystals contain less-ordered and more thermally sensitive regions along the b-axis. Although the enzymatic hydrolysis of P(3HB) monolayers was similar to its alkaline one, the enzymatic degradation of P(3HB) monolayers occurred at higher constant surface pressure than the alkaline degradation. This behavior might be attributed to the size of enzymes which is much larger than that of alkaline ions; that is, the enzymes need larger contact area with monolayers to be activated.

미생물 합성 poly[(R)3-hydroxybutyrate]](P(3HB))의 알칼리 및 효소 분해거동을 단결정과 Langmuir 단분자막을 모델시스템으로 하여 연구하였다. 단결정의 초기효소 및 알칼리 분해거동은 단결정의 장축에 대해 수직방향(b축)으로 분해가 일어났고 용융점 이하의 온도에서 열처리 또한 단결정의 b축을 따라 봉우리 형태의 형태학적 변화를 관찰하였다. 이러한 결과는 라멜라 단결정은 b축을 따라 불규칙한 영역을 가지고 있음을 의미하고 효소분해가 불규칙한 영역에서 선호적으로 일어난다고 설명할 수 있다. 한편, P(3HB), 단분자막의 효소 및 알칼리 분해경향은 분해매체와 표면압력에 크게 의존하였다. 알칼리 분해의 경우 낮은 표면압력에서도 분해를 나타내는 반면 효소 분해는 높은 표면 압력 하에서 분해거동을 나타내었다. 이러한 현상은 분자수준의 크기인 알칼리 분해매체는 P(3HB) 단분자막과 좁은 접촉면적(낮은 표면압력)에서도 활성을 보이는 반면 크기가 큰 분해효소는 보다 큰 활성 접촉면적(높은 표면압력)을 필요로 하는 것으로 판단된다.

Keywords: poly[(R)-3-hydroxybutyrate]; Langmuir monolayer; solution-grown crystals; enzymatic degradation