한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 장재범·김일두 신소재공학과 교수팀이 '생체 형틀법'을 이용해 '세포외 기질'을 구성하는 단백질 구조체를 모방한 금속필름을 합성하고 전기 전달 특성 확인에 성공했다고 16일 밝혔다.
생체 형틀법은 생체 구조체를 틀 삼아 다양한 무기물을 증착·성장시켜 모방 재료를 합성하는 방법론이다. 생체 구조체를 모방해 체내 활용이 용이하다. 인공장기나 상처 치유 분야로 많이 연구됐다.
세포외 기질은 세포 밖에서 세포 분화, 성장, 이동에 중요 역할을 수행한다. 생체 조직과 기관의 구조·기계적 특성 유지에 필수인 구조물이다.
생체 형틀법으로 다양한 구조 재료 합성에 이용할 수 있지만, 관련 연구는 많지 않았다.
연구팀은 지난해 항체를 활용한 신개념 생체 형틀법인 '항체 유도 생체 형틀'을 개발, 최초로 다세포 생물 내 특정 단백질 구조체를 모방한 금속 구조체 합성에 성공했다. 이번 연구에서는 세포 지탱 구조체를 구성하는 단백질 중 '피브로넥틴'을 표적삼아 그물형 금속필름을 제작했다.
이 그물형 금속필름에 추가 처리를 해 전기 전달이 가능하게 만들었다. 이는 물을 전기분해해 수소를 생산할 수 있고, 수소 검출 센서로도 활용할 수 있었다.
더 큰 규모, 더 복잡한 생체모방 재료합성도 가능할 전망이다. 원하는 형태로 세포외 기질을 패턴화 및 정렬해 전기회로 제작도 가능할 것으로 보인다.
제1저자인 송창우 박사과정은 “합성한 생체모방 재료가 더 다양한 분야에 활용 가능하다는 것을 보여줬다”며 “조직 공학, 생체조직 제조로 활용 범주를 넓힐 수 있을 것”이라고 말했다.
한편 KAIST 신소재공학과의 송창우 박사과정, 안재완 박사가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스' 10월 18일자 온라인 공개됐으며, 전면 표지 논문으로 선정됐다.
이번 연구는 한국연구재단 과학난제도전 융합연구개발사업, 웨어러블 플랫폼소재 기술센터, 우수신진연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
