KAIST, 새로운 개념의 생체형틀법 '캠바이오' 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 생물학적 구조는 인공적으로 복제하기 어려운 정도의 복잡한 특징을 가지고 있다. 이러한 생체 구조체를 제작하는 생체형틀법은 다양한 분야의 응용으로 사용됐다.

생체형틀법은 바이러스부터 우리의 몸을 구성하는 조직과 장기에 이르기까지 생체 구조의 기능을 활용하고자 생체 구조를 형틀로 사용해 기능성 구조재료를 만들어내는 방식을 말한다.

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 이전에 활용할 수 없었던 생체 구조체를 활용하고, 생체형틀법을 통해 적용될 수 있는 영역을 넓히는데 성공했다.

KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 장재범, 정연식 교수 공동연구팀이 생체 시료 안의 특정 내부 단백질을 활용하고 높은 조정성을 지닌 생체형틀법을 개발했다고 10일 발표했다.

기존의 생체형틀법 방법은 주로 생체시료의 외부 표면만을 활용하거나, 한정된 치수와 샘플 크기로 다양한 생체 구조체들의 구조-기능 상관성을 활용해 기능성 나노구조체를 제작하기 어렵다는 한계를 가지고 있다.

이런 문제를 해결하기 위해 연구팀은 다양한 생체 내부 구조체를 활용하고, 높은 조정성을 가지는 생체형틀법을 연구했다.

다양한 단백질들로 구성된 생체 시료 안에서 특정한 단백질 구조체로부터 선택적으로 다양한 특정과 크기를 가진 나노구조체를 합성할 수 있는 ‘캠바이오(CamBio, Conversion to advanced materials via labeled Biostructure’라는 생체형틀법을 개발했다.

캠바이오(CamBio) 방식에서는 여러 제조·생물 분야 기술들을 병합해 생체 시료에서 제작할 수 있는 기능성 나노구조체의 높은 조정성을 확보했다.

반복적으로 항체를 붙이는 기술, 세포를 일정한 모양으로 배열하는 기술, 조직을 얇게 자르는 기술을 통해 캠바이오(CamBio)로 만든 기능성 나노구조체가 물질 감지에 사용되는 표면증강 라만산란(SERS, 빛을 이용해 아주 적은 양의 물질도 감지할 수 있는 기술) 기판에서 향상된 성능을 보였다.

연구팀은 세포 속 골격 단백질을 이용해 만든 나노입자 체인은 반복적으로 항체를 붙이는 과정을 통해 구조를 더 자유롭게 조정할 수 있었고 최대 230% 향상된 SERS 성능을 보였다.

연구팀이 개발한 캠바이오는 활용될 수 있는 생체시료의 범위를 넓힘으로써 다양한 연구 분야가 직면한 문제를 해결할 방식으로 사용될 것으로 기대된다.

KAIST 신소재공학과 송대현 박사과정, 송창우, 조승희 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구(논문명 : Highly Tunable, Nanomaterial-Functionalized Structural Templating of Intracellular Protein Structures Within Biological Species)는 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스(Advanced Science )'에 지난해 11월 13일 자 온라인으로 공개됐다.