KAIST, 인공장기 생체 단백질 모방 금속 필름 개발

세포외 기질에 항체 유도 생체 형틀법을 적용해 피브로넥틴 구조체를 모방한 금속 구조체 합성법.(KAIST 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 인공장기 생체 단백질 모방 금속 필름을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 장재범·김일두 교수 연구팀이 생체 형틀법을 이용해 세포외 기질을 구성하는 여러 단백질 중 원하는 특정 단백질만을 선택해 해당 단백질 구조체를 모방한 금속 필름을 합성하고 전기 전달 특성을 확인하는 데 성공했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 2022년 항체(Antibody)를 활용한 신개념 생체 형틀법인 `항체 유도 생체 형틀‘을 개발해 처음으로 다세포 생물 내부에 있는 특정 단백질 구조체를 모방한 금속 구조체를 합성하는 데 성공했다.

이어 이번 연구에서 이전 연구를 세포외 기질로 확장해 세포를 지탱하는 구조체를 구성하는 단백질 중 피브로넥틴(fibronectin)을 표적 단백질로 삼아 그물형 금속 필름 제작에 성공했다.

또 합성한 그물형 금속 필름에 추가적 처리를 통해 금속을 통한 전기 전달이 가능하도록 만들었다.

연구팀은 이를 기반으로 물을 전기 분해해 수소를 생산하거나 수소와 금속간 화학적 반응을 통해 수소를 검출할 수 있는 센서로 활용할 수 있었다.

연구팀은 이 기술이 다양한 생물의 세포외 기질에도 적용 가능할 것으로 예상하고, 더 큰 규모나 더 복잡한 생체 모방 재료 합성도 가능할 것으로 기대했다.

또 원하는 형태로 세포외 기질을 패턴화 및 정렬함으로써 전기 회로 제작도 가능할 것으로 내다봤다.

KAIST 신소재공학과 송창우 박사과정, 안재완 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 과학난제도전 융합연구개발사업, 웨어러블 플랫폼소재 기술센터, 우수신진연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

송창우 박사과정은 "이번 연구는 기존에 개발한 항체 유도 생체 형틀법을 세포외 기질로 확장함으로써 합성된 생체 모방 재료가 더 다양한 분야에 활용 가능하다는 것을 보였다ˮ며 "이를 기반으로 조직 수준의 세포외 기질 및 원하는 형태로 변형된 세포외 기질을 이용해 조직 공학 및 생체 조직 제조으로 활용 범주를 넓힐 수 있을 것ˮ이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스' 온라인에 지난달 18일 게재됐다.

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