유해 나노물질 잡아내는 선충칩 개발

[산업일보]
작은 벌레를 이용해 나노물질에서 유해물질을 검출해내는 기술이 발견돼 화제가 되고 있다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 최신식(명지대) 교수 연구팀이 은나노입자를 검출하고 생체 독성을 바로 파악할 수 있는 ‘예쁜꼬마선충’ 칩을 개발했다고 밝혔다.

‘예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)’은 몸길이 1mm 정도인 토양 선충의 일종으로 박테리아를 먹이로 삼고 있다．

나노기술의 지속적인 발전과 더불어 나노입자를 포함한 다양한 나노물질이 자연, 생활 환경에 무분별하게 유입되는 현실에서 생체 유해성을 고려한 나노입자의 검출이 필요하다.

나노입자는 크기가 100 나노미터 내외로 매우 작아 존재 여부의 판별이 매우 어렵다. 은 나노입자의 경우 숙련된 전문가가 고가의 큰 분석 장비들을 사용해 입자의 존재 가능성을 예측할 수 있으나, 생물학적 독성 측정은 많은 시간과 노동력이 필요하다.

은 나노입자가 동물 몸 안으로 들어갔을 때 나타나는 몸체 크기, 거동 변화, 특정 유전자 과다 발현을 이용해 은 나노입자의 생체 유입과 유해성을 쉽게 눈으로 검출하는 바이오칩이다. 예쁜꼬마선충이라는 동물이 나노입자를 먹은 후, 몸이 보이는 반응을 칩 상에서 쉽게 판별할 수 있도록 했다.

최신식 교수는 “이 연구성과는 환경 및 인체 유해성이 제기되는 나노물질을 효과적으로 검출할 수 있는 미세유체 동물 칩을 개발한 것이다. 향후 수질환경 검사, 식품 안전성 검사, 의료 분야 등에 적용될 수 있을 것이다”라고 연구의 의의를 설명했다.

최 교수는 예쁜꼬마선충 칩을 이용한 은 나노입자의 검출과 생체 독성 분석이 대조군과 함께 육안으로도 비교가 가능한 칩을 개발하는데 성공했다. 더불어 은 나노입자가 예쁜꼬마선충의 체내로 유입될 시 특이적으로 과다 발현되는 유전자에 형광표지를 붙여 칩에서 판별이 가능하게 했다.

은 나노입자와 비슷한 물리화학적 성질을 가져 검출에 방해를 줄 수 있는 중금속이나 다른 나노입자와 비교 연구를 통해, 은 나노입자에 특이적으로 사용 가능함을 증명해 냈다. 이에, 식품, 화학, 의료, 생활용품 등 나노물질이 사용되는 모든 분야에의 나노물질 검출 및 유해성, 안전성 검사에 적용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

이번 연구를 통해, 특정 유해 물질의 자극에 반응하는 유전자의 발현을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 실험적 기초를 마련해, 진단 같은 의료 분야 등에서의 다양한 응용의 제안이 가능해졌다.

아울러, 은 나노뿐만 아니라, 다른 종류의 나노입자에 대해서 특이적으로 발생하는 예쁜꼬마선충의 생리적 변화나 특이적으로 高발현되는 유전자를 발굴하면, 다양한 나노재료에 대해서 검출이나 독성 측정이 가능한 플랫폼 기술로 확장이 가능하다.