▲ 풀러린-DNA 하이브리드 분자 기계의 향상된 작동 메커니즘

교육과학기술부(장관 안병만)는 포항가속기연구소장 이문호와 진경식 박사팀이 한양대 생체인공근육 연구단장 김선정 교수팀(신수련 박사)과 포항방사광가속기를 이용한 공동연구로 『풀러린-DNA 하이브리드 분자기계』의 구조 및 작동 메커니즘을 규명하는데 성공했다고 발표했다. 

이러한 연구성과는 세계적인 물리화학 전문지인 ‘저널 오브 피지컬 케미스트리 비(Journal of Physical Chemistry B)' 4월 15일자 표지 논문으로 선정되었다. 

공동연구팀은 지난해 3월 우리 인체의 반쪽 DNA에 풀러린을 결합시킨 『풀러린-반쪽 DNA 하이브리드 분자기계』를 구성하고 산성과 염기성 용액에 따른 수축과 이완에 대한 작용 메커니즘을 밝혀 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’에 표지논문으로도 게재한 바 있다. 

나아가, 이번에는 기존의 풀러린-반쪽 DNA 하이브리드 분자기계에 나머지 반쪽 DNA를 더 추가 결합시켜 완벽한 풀러린-DNA 하이브리드 분자기계(이하 분자기계)를 만들어서 이를 포항방사광가속기 4C1 소각 X-선 산란 빔라인을 활용하여 더욱 더 향상된 분자기계의 정확한 구조와 메커니즘을 밝혀내는데 성공했다.

실험결과, 분자기계의 이완과 수축이 변하는 pH 영역(기존 pH 4.5 ⇒ 5.5)이 인간의 체내 장기(약 pH 6~8)과 가까운 pH로도 이완과 수축이 크게 향상될 수 있다는 것을 입증했다. 이를 통해 우리 몸의 근섬유에 가까울 정도로 섬세한 인공근육 개발이 기대된다.

한편 분자기계가 열적 안정성(기존 51° ⇒ 58°)을 가진다는 점도 밝혀내, 외부요소로 인한 온도 변화에도 쉽게 분해되는 것을 막아낼 수 있어 생체내의 인공장기로의 적용 시기도 크게 앞당겨질 것으로 예상된다.

공동 연구팀은 “이번연구는 우리 인체의 DNA 작동 메커니즘을 이용하여 생체 인공근육 시스템을 개발하는 최근 생명공학분야에서 다양하게 활용이 가능할 것으로 보고 있으며, 또한 바이오 및 나노디바이스의 실용화시기를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

보도부  bodo@emoneynews.co.kr

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