단백질 구초체 모방 필름 개발···수소 감지 센서 가능성 높였다

KAIST, 금속 필름 제작한뒤 전기 전달 특성 확인

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 생체 모방 장치 개발에 응용할 수 있는 금속 필름을 개발하고, 수소 감지 센서로 활용할 가능성을 제시했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과의 장재범, 김일두 교수 연구팀이 생체형틀법을 이용해 원하는 단백질만을 선택해 해당 단백질 구조체를 모방한 금속 필름을 합성하고, 전기 전달 특성을 확인했다고 16일 밝혔다.

장재범 교수(왼쪽)와 김일두 교수(오른쪽).(사진=KAIST)

세포외 기질은 세포 밖에 존재하면서 세포 분화, 성장, 이동에 중요한 역할을 하고, 생체 조직과 기관의 구조적·기계적 특성 유지에 필수적인 생체 구조물이다. 세포외 기질은 여러 단백질을 포함한다.

최근 단백질 구조체를 원하는 형태로 변형하거나 3D 프린팅을 위한 바이오잉크로 사용할 만큼 세포외 기질을 다루는 기술 개발이 진행되고 있다. 따라서 세포외 기질은 생체 형틀법으로 다양한 구조의 재료 합성에 이용될 수 있지만, 관련 연구가 많이 이뤄지지 않았다.

연구팀은 지난해 항체를 활용한 생체 형틀법인 ‘항체 유도 생체 형틀‘을 개발해 다세포 생물 속에 있는 특정 단백질 구조체를 모방한 금속 구조체를 합성했다. 이번 연구에서는 이전 연구를 세포외 기질로 확장해 세포를 지탱하는 구조체를 구성하는 단백질 중 피브로넥틴을 표적 단백질로 삼아 그물형 금속 필름을 제작했다.

합성한 그물형 금속 필름에 추가 처리를 통해 금속을 통한 전기 전달이 가능하게 했다. 물을 전기 분해해 수소를 생산하거나 수소와 금속 간 화학 반응으로 수소를 검출하는 센서로 활용할 수 있다는 사실도 확인했다.

장재범 교수는 “다양한 생물의 세포외 기질에도 적용 가능하다고 예상되기 때문에 더 큰 규모나 더 복잡한 생체 모방 재료 합성도 할 수 있다”며 “원하는 형태로 세포외 기질을 패턴화, 정렬해 전기 회로 제작도 할 수 있다”고 했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 달 18일자로 온라인 공개됐다.

‘어드밴스드 사이언스’ 표지 논문.(자료=KAIST)

강민구 (science1@edaily.co.kr)