한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 다양한 응용 분야에 생체 구조가 활용될 수 있는 길을 열었다.
KAIST는 장재범·정연식 신소재공학과 교수팀이 생체 시료 내 특정 단백질을 활용해 조정이 용이한 새로운 생체형틀법을 개발했다고 10일 밝혔다.
생체형틀법은 우리 몸의 생체 구조를 형틀로 사용, 기능성 구조재료를 만들어내는 방식을 뜻한다.
기존 생체형틀법은 주로 생체시료 외부 표면만을 활용하고, 한정된 치수와 샘플 크기 탓에 기능성 나노구조체를 제작하기 어려웠다.
연구팀은 특정 단백질 구조체로부터 크기를 다양화한 나노구조체를 합성할 수 있는 '캠바이오(CamBio)' 생체형틀법을 개발했다. 여러 제조·생물 분야 기술들을 병합해 기능성 나노구조체의 높은 조정성을 확보했다.
반복적으로 항체를 붙이는 기술, 세포를 일정 모양으로 배열하는 기술, 조직을 얇게 자르는 기술을 적용했다. 이렇게 만든 기능성 나노구조체는 빛으로 미세한 양의 물질도 감지할 수 있는 '표면증강 라만산란(SERS)' 기판에서 향상된 성능을 보였다.
세포 속 골격 단백질을 이용해 만든 나노입자 체인은 반복적으로 항체를 붙이는 과정으로 구조를 더 자유롭게 조정할 수 있었고, 최대 230% 향상된 SERS 성능을 보였다.
또 연구팀은 세포 내부 구조체를 활용하는 것에 확장, 고기 내부 근육 조직을 동결 절편기를 활용해 시료를 얻고, 이에 캠바이오 과정을 수행해 금속 입자들로 이루어진 주기적인 밴드를 가지고 있는 기판 제작에도 성공했다.
연구팀이 개발한 캠바이오는 활용될 수 있는 생체시료 범위를 넓힘으로써, 다양한 연구 분야가 직면한 문제를 해결할 방식으로 생체형틀법이 사용될 것으로 기대된다.
제1 저자인 송대현 박사과정은 “캠바이오를 통해서 더욱 다양한 단백질 구조체를 활용할 수 있는 생체형틀법을 포괄적으로 적립했다”며 “유전자 편집이나 3D 바이오프린팅과 같은 최신 생물 기술 및 새로운 물질 합성 기술과 결합이 계속된다면, 다양한 응용 분야에 생체 구조가 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
KAIST 신소재공학과의 송대현 박사과정, 송창우·조승희 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 어드밴스드 사이언스에 지난해 11월 13일 자 온라인 공개됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
