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비자성 생체분자 펩타이드로 자기 나침반 개발

한국과학기술원 이희승 교수, 분자기계 개발 단초 마련

비자성 생체분자 펩타이드로 자기 나침반 개발
펩타이드 자기 나침반의 자기장 감응현상


[산업일보]
응급실에 실려 온 환자를 살펴본 의사가 수술 일정을 잡는 대신 주사를 놓는다. 주사액에 들어 있던 수십, 수백 개의 나노 분자 기계가 환자의 혈관을 타고 돌아다니며 몸속에 침투한 병원균을 찾아 파괴한다. 공상과학 소설과 영화에서 볼 수 있는 미래 병원의 모습이다.

화합물로 분자의 움직임을 조절하는 분자기계는 인간의 손이 닿지 않는 아주 작은 영역에 도달할 수 있어 의료 분야에서의 활용 가능성이 가장 기대되는 미래 연구 개발 소재 중 하나다.
과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이하 ‘연구재단’)이 이달의 과학기술인상 3월 수상자로 선정gks 한국과학기술원(KAIST) 화학과 이희승 교수는 금속물질로만 가능했던 자기 나침반을 순수 유기화합물로 구성된 펩타이드를 이용go 개발함으로써 생체친화적인 분자기계 개발의 단초를 마련한 공로를 인정받았다.

빛과 열 같은 외부자극에 반응해 역학적 움직임을 구현하는 분자기계 개발은 합성화학, 나노소재 분야의 오랜 도전과제이다. 그 중에서도 자기력은 물성을 파괴하지 않는 비침입성 자극원이라는 장점이 있지만, 기계적인 제어가 어려워 주목받지 못했다.

특히 펩타이드 같은 반자성 유기분자들은 수 테슬라(Tesla) 이상의 강력한 자기장에서도 반응하지 않는다. 이 때문에 학계에서는 반자성 물질의 움직임을 실시간으로 제어하는 것은 불가능하다고 여겨왔다.
이희승 교수는 체내에 마그네토좀이라는 자기 나침반을 지닌 주자성 박테리아의 행동 양식에 착안, 막대기 모양의 펩타이드 자기조립체인 폴덱쳐를 이용해 나침반처럼 실시간으로 자기장의 방향에 따라 정렬하는 펩타이드 자기 나침반을 개발하는 데 성공했다.

실험 결과, 폴덱쳐는 MRI의 자기장보다 약한 1테슬라 이하의 회전 자기장에서도 실시간으로 감응해 정렬하고 수용액 상에서 실시간 회전운동도 가능하다는 사실이 증명됐다. 실제 약 3㎜ 크기의 펩타이드 자기 나침반은 30rpm 이상의 회전성 자기장을 가리킬 수 있었다.

이희승 교수는 “그동안 주목받지 못했던 자기장을 외부자극으로 이용한 분자기계 개발의 새로운 설계원리를 제시함으로써 신개념의 생체친화적 분자기계 개발 등 다양한 응용이 기대된다”라고 연구 의의를 밝혔다.
이상미 기자 sm021@kidd.co.kr

반갑습니다. 편집부 이상미 기자입니다. 산업 전반에 대한 소소한 얘기와 내용으로 여러분들을 만나겠습니다.

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