과학기술정보통신부(장관 유영민)와 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)은 첨단연성물질 연구단 바르토슈 그쥐보프스키(Bartosz Grzybowski) 그룹리더(UNIST 자연과학부 특훈교수) 연구팀이 나노입자로 계면활성제*를 만드는데 성공했다고 밝혔다.
계면활성제는 비누, 세제, 샴푸 등 생활용품에 널리 사용되는 화학물질이다. 한 분자 안에 물에 잘 붙는 부분과 기름에 잘 붙는 부분이 함께 존재한다. 한 쪽은 물을 끌어당기고(친수성) 다른 쪽은 기름을 끌어당기는 특성(소수성) 때문에 기름과 물이 섞여 있을 때, 계면활성제를 사용하면 물만 분리(액체방울 형태)해낼 수 있다.
이와 같이 계면활성제의 물질을 분리(운반)하는 기능을 활용해 특정 물질(약물 등) 전달이 가능하기 때문에 차세대 의학재료로 주목받고 있다. 특히 액체방울을 조절하는 기술은 제약, 화학 연구 전반에 사용되어 질병 진단, 신약 개발 등에서 활용이 가능하다.
* 계면활성제 : 화장품, 비누, 세제, 샴푸, 치약 등 생활용품에 널리 사용되는 화학물질. 한 분자 안에 물에 잘 붙는 부분과 기름에 잘 붙는 부분이 함께 존재한다. 분자의 양 끝이 각각 물과 기름에 붙으면서, 자연스럽게 둘을 분리시킨다.
기존에 액체방울을 조절하는 기술은 분자 계면활성제에 의존해 왔다. 계면활성제로 둘러싸인 액체방울을 외부 자극에 반응하도록 분자를 설계하는 방식이었다. 그러나 분자의 화학구조를 설계해 만들다보니 두 가지 이상의 자극에 반응하도록 만드는 데 어려움이 컸다.
예를 들어 1987년에는 온도에 따라 변하고, 2012년에는 자기장으로 조종되는 계면활성제가 개발되었다. 빛, 산화-환원 반응 등에 각기 반응하는 계면활성제는 있었지만 다양한 자극에 동시에 반응하는 계면활성제 개발에는 한계가 있었다.
이에 IBS 연구팀은 다양한 자극으로 액체방울을 조종할 수 있는 나노입자 계면활성제(이하 나노 계면활성제)를 세계 최초로 발명하였다.
나노 입자의 경우 표면 성질에 따라 박테리아를 죽이거나 효소를 운반하는 등 다양한 기능을 갖기 때문에, IBS 연구진은 나노 계면활성제를 사용해 기존의 분자 계면활성제 보다 다양하고 복합적인 기능을 구현했다.
나노 계면활성제는 전기장, 빛, 자기장에 모두 반응하도록 설계되었으며,
자기장과 빛으로 액체방울의 위치와 움직임, 회전속도를 조절할 수 있고, 전기장으로는 액체방울들을 결합할 수 있다.
액체방울을 움직이거나 결합하는 등 자유롭게 조종할 수 있는 도구를 개발한 만큼 살아있는 세포를 액체방울에 가둬 배양을 하거나 세포 내 효소 반응을 액체방울로 재현하는 등 특수한 환경이 필요한 제약 · 생물학 · 의학 분야에서 폭넓게 응용될 것으로 보인다.
연구결과는 국제적인 학술지 네이처(Nature, if 40.137)에 한국시간 1월 11일(목) 새벽 3시에 게재(온라인)된다.
Copyright ⓒ Acrofan All Right Reserved.
테크
마이크로소프트, 이그나이트 2023에서 AI 미래 여는 혁신 ..
네이버 두 번째 IDC '각 세종', "초대규모 AI , 클라우드 등..
로터스의 하이퍼 SUV 엘레트라, 국내 판매 가..
머스탱 60주년 역사와 함께한 포드의 발자..