약학대학

<진효언 교수(좌측)와 이번 연구의 이해를 돕는 그림(우측)>

진효언(약학대학, 사진 좌측) 교수가 자연계에서 생명현상을 유지하는 데에 중요한 역할을 하는 나노 구조들을 공학적으로 쉽게 만들 수 있는 기술을 개발해냈다.

이승욱 버클리 캘리포니아주립대 교수와 공동으로 수행한 이번 연구는 ‘Production of tunable nanomaterials using hierarchically assembled bacteriophages’란 제목으로 ‘네이처 프로토콜(Nature Protocols)’에 게재되었으며 생물학연구정보센터(BRIC)가 발표하는 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’에 선정되기도 했다.

자연계에는 다양한 주기적인 나노 구조들이 존재하는데, 이런 나노 구조들은 단순한 구조의 하나의 기본 단위체가 조립되어 많은 종류의 생체 내 핵심 구조물을 만들어내는 것으로 알려져 있다. 우리 몸의 주요 구성 단백질인 콜라겐(collagen)이 대표적인 예이다. 콜라겐은 콜라겐 분자들의 서로 모여 자기조립(self-assembly) 방식을 통해 독특한 형태의 구조들을 만들어 냄으로써, 우리 몸에 필수적인 기능인 생리학적, 기계적, 광학적 성질을 제공한다.

연구진은 콜라겐과 유사한 표면 나선구조를 갖는 인체에 무해한 바이러스인 ‘박테리오파지’를 기본 단위체로 이용했다. 박테리오파지를 포함한 수용액에 실리콘이나 유리 등을 담갔다가 적정속도로 빼주면, 용액과 실리콘 표면의 계면에서 박테리오파지 입자가 자기조립 방식을 통해 박막 형태의 나노 구조물을 형성하는 기술이다. 박테리오파지 입자의 농도, 표면의 화학적인 성질, 박막 형성시간 등을 조절하여, 자연계에서 동물과 식물에 존재하는 구조체와 유사한 나노 구조를 다양하게 만들어 낼 수 있다. 이를 통해 연구진은 박테리오파지의 표면에 원하는 펩타이드 작용기를 도입하여 다양한 기능성 재료를 제작하여, 바이오센서 및 뼈조직과 유사한 인공 조직체를 개발했다.

진 교수는 “자기조립은 현대과학으로 완전히 풀지 못한 난제(難題)로 꼽히며, 그 메커니즘 연구는 분자 간 상호작용에 대한 이해를 뛰어넘어 생명활동에서 일어나는 복잡한 현상을 이해하는데 도움을 주고, 나노 물질과 구조를 만드는 방법을 제공하는 등 점점 다양한 분야에서 사용되고 있다”며 “개발한 기술을 이용하여, 질병 발병의 근본 원리를 밝히는 것은 물론 다양한 생체모방(biomimetic) 나노 구조들을 손쉽게 재현할 수 있어, 의약학 분야에 널리 활용 가능할 것”이라고 설명했다.

이번 연구는 미래창조과학부 이공분야 기초연구사업(신진연구자지원사업) 및 연구재단 일반연구교류지원사업의 지원을 받아 수행됐다.