예전부터 고추는 체중 감소를 돕는 것으로 여겨져 왔다. 이 매운맛을 내는 채소가 신진대사 속도를 높여 체중 감소에 도움이 된다는 것을 입증한 연구결과가 나왔다고 영국 일간 데일리메일 등 외신이 보도했다. 즉 고추 속 매운맛 성분인 ‘캡사이신’이 체내 지방 연소에 작용한다는 것이다. 기름진 음식에 관한 식욕은 많은 사람에게 종종 매우 강한 영향을 준다. 식욕이 강한 사람들은 섭취 칼로리를 줄이려고는 하지만 기름지거나 설탕이 듬뿍 든 음식에 대한 욕망에 저항하기 힘들다. 이제 연구팀은 캡사이신이 이런 사람들이 식이요법을 하지 않아도 신진대사의 속도를 높여 이런 문제를 해결할 것으로 믿고 있다. 미국 와이오밍대 연구팀은 캡사이신이 에너지를 연소시켜 열을 발생시키는 과정에서 칼로리를 연소하도록 몸을 자극하는 것을 발견했다. 이는 에너지 연소 과정을 설정하는 체내에서 수용체를 활성화하는 것으로 가능하다. 이런 수용체는 백색지방과 갈색지방 세포에서 발견된다. 체내에서 칼로리를 흡수하고 지방을 축적하는 백색지방세포는 비만의 주범으로 다이어트가 절실한 사람들에게는 공포의 적이다. 반면, 어깨와 목에서 소량 발견되는 갈색지방 세포는 실제로 몸에서 열을 발생시켜 지방을 태우므로 몸에 좋은 것으로 알려졌다. 연구팀은 다이어트에서 캡사이신이 매운 맛을 감지하는 수용체인 ‘TRPV1’을 자극할 수 있다는 것을 발견했다. 이 수용체를 활성화하는 것으로 고지방식의 섭취로 인한 비만을 억제할 수 있다는 것이다. 이들은 이런 나쁜 백색지방 세포가 에너지를 태울 수 있는 좋은 갈색지방 세포가 되도록 유도하기 때문이라고 보고 있다. 연구팀은 보통 쥐와 TRPV1 수용체가 부족하도록 유전적으로 설계한 쥐, 두 그룹으로 나눠 실험을 수행했다. 이들 쥐에는 0.01%의 캡사이신을 포함한 고지방식이 먹이로 제공됐다. 그 결과, 체중 증가를 막는 것으로 알려진 캡사이신은 일반 쥐가 고지방식을 섭취하는 것과는 관련성이 있었지만, 수용체가 부족한 쥐 그룹에서는 그렇지 못한 것으로 나타났다. 이는 쥐가 섭취한 음식이나 음료가 얼마나 많은지가 어떤 영향을 주는 것은 아니라는 것. 연구에 참여한 비벡 크리슈난 연구원(와이오밍약대학원생)은 “고지방식을 섭취한 일반 쥐에서는 신진대사가 활성화되고 에너지 소비량이 상당히 증가했지만, 수용체가 부족한 쥐에서는 그렇지 못했다”고 말했다. 이는 캡사이신이 ‘나쁜’ 백색지방 세포를 에너지를 태우는 ‘좋은’ 갈색지방 세포로 변화하도록 유도하고 몸에서 열을 내도록 자극하기 때문이라고 그는 설명했다. 이런 과정을 통해 칼로리를 태우고 비만을 막는 것이다. 연구팀은 이런 결과는 비만은 물론 제2형 당뇨병과 고혈압, 심혈관질환과 같은 합병증을 예방하고 관리하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 하지만 연구팀은 이런 효과는 아직 임상시험을 통해 입증하지 않아 신중해야 한다고 덧붙였다. 다음으로, 연구팀은 캡사이신이 비만을 예방하는 메커니즘을 더 이해하고 체중 관리 효과를 입증하기 위한 더 많은 시험을 수행할 계획이다. 그들은 인체 대상 임상시험 뒤 비만 예방을 돕는 TRPV1 수용체를 활성화하는 약물 개발에 집중할 예정이다. 심지어 연구팀은 현재 실험실에서 나노입자 기반의 캡사이신 서방성 제제를 개발하고 이에 대한 특허 신청서를 제출했다. 여기서 서방성 제제는 체내에서 녹는 속도를 느리게 해 약효를 오랫동안 나타내는 것을 말한다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전 세계 인구의 3분의 1이 현재 과체중이나 비만이다. 이런 엄청난 수치로 인해 비만 해결이 전 세계 많은 과학자의 최우선 과제가 되고 있다. 이번 연구는 미국 볼티모어에서 열린 미국생물물리학회 제59차 연례회의에서 발표됐다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

　경희대는 이 학교 치의학전문대학원 악안면생체공학교실 이상천 교수팀이 한국과학기술연구원 권익찬 박사팀과 함께 암을 진단과 동시에 치료할 수 있는 나노입자 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 　연구팀이 개발한 나노입자는 암 조직 근처에서 기체 거품을 만들어내는 동시에 항암제를 방출하는 탄산칼슘 성분으로 구성돼 있다. 기체 거품은 초음파 조영제 역할을 해 진단을 가능하게 하고, 항암제는 암 조직을 제거하는 약물이다. 　현재 상용화된 기체 거품은 크기가 커 암 조직 속으로 침투하기가 어려웠는데, 이 연구 결과를 적용하면 초음파 조영이 필요한 다양한 암 진단과 치료에 적용할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 　이상천 교수는 “다양한 암과 염증 질환의 진단 및 치료 효율을 높일 수 있는 중요한 기초 기술”이라고 연구의 의의를 밝혔다. 이 연구 결과는 미국화학회가 발간하는 나노 분야 국제 학술지(ACS Nano) 1월 온라인판에 실렸다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

구글 플렉스 소속 연구팀인 ‘구글X’가 센서를 부착한 ‘암 탐지기기’를 개발 중이라고 밝혔다. 영국 인디펜던트 등 해외 언론의 지난 달 31일 보도에 따르면, 구글X랩은 인류의 생명을 앗아가는 가장 중대한 질병인 암의 빠른 발견을 위해, 암 세포를 탐지할 수 있는 장비를 개발하고 있다. ‘손목밴드’(Wristband)라 불리는 이 웨어러블 장비는 특수 제작된 알약과 연동 반응한다. 이 알약을 삼키면 알약에 들어있던 나노입자가 몸 이곳저곳을 돌아다니며 몸의 이상 신호 및 암 세포를 감지한다. 이 나노입자가 특정 암세포를 발견하면 이와 연결된 손목밴드에 데이터가 기록되고 이를 통해 복잡한 검사를 거치지 않아도 암을 조기에 발견할 수 있다. 구글랩은 이를 실험하기 위해 인공피부를 이용한 실험 장비를 함께 개발했다. 진짜 사람 피부로 만든 ‘팔’이 그것이다. 실제 사람의 손과 팔을 본 딴 이 장비는 알약의 나노 입자가 암세포를 어떻게 찾아내는지를 연구하는데 매우 중요한 역할을 한다. 나노입자가 암 세포를 발견한 뒤 이들 세포가 몸 안에서 어떤 움직임을 보이는지 관찰하는 것이 중요한데, 이번에 구글이 만든 ‘사람 피부 실험장비’는 암 탐지기기의 알약 성분과 웨어러블 손목밴드의 기능을 테스트하기에 매우 적합한 장비로 평가받는다. 이 실험도구는 사람들이 기부한 진짜 피부’를 통해 제작됐다. 구글랩 관계자는 “민족의 특성에 따라 피부 색소와 피부 두께 등이 모두 다르다”면서 “이번 실험도구는 다양한 피부 특성을 가진 사람들에게 암 탐지알약이 어떻게 반응하는지 알게 해 줄 것”이라고 설명했다. 이어 “우리는 간헐적으로 암을 발견하고 치료하는 현재의 과정을 미리 발견하고 선조치하거나 예방하는 방향으로 의료시스템을 바꾸고자 한다”고 덧붙였다. 전문가들은 구글랩의 암 탐지알약 및 웨어러블 기술이 10년 이내에 사용화 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 　　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

구글 플렉스 소속 연구팀인 ‘구글X’가 센서를 부착한 ‘암 탐지기기’를 개발 중이라고 밝혔다. 영국 인디펜던트 등 해외 언론의 지난 달 31일 보도에 따르면, 구글X랩은 인류의 생명을 앗아가는 가장 중대한 질병인 암의 빠른 발견을 위해, 암 세포를 탐지할 수 있는 장비를 개발하고 있다. ‘손목밴드’(Wristband)라 불리는 이 웨어러블 장비는 특수 제작된 알약과 연동 반응한다. 이 알약을 삼키면 알약에 들어있던 나노입자가 몸 이곳저곳을 돌아다니며 몸의 이상 신호 및 암 세포를 감지한다. 이 나노입자가 특정 암세포를 발견하면 이와 연결된 손목밴드에 데이터가 기록되고 이를 통해 복잡한 검사를 거치지 않아도 암을 조기에 발견할 수 있다. 구글랩은 이를 실험하기 위해 인공피부를 이용한 실험 장비를 함께 개발했다. 진짜 사람 피부로 만든 ‘팔’이 그것이다. 실제 사람의 손과 팔을 본 딴 이 장비는 알약의 나노 입자가 암세포를 어떻게 찾아내는지를 연구하는데 매우 중요한 역할을 한다. 나노입자가 암 세포를 발견한 뒤 이들 세포가 몸 안에서 어떤 움직임을 보이는지 관찰하는 것이 중요한데, 이번에 구글이 만든 ‘사람 피부 실험장비’는 암 탐지기기의 알약 성분과 웨어러블 손목밴드의 기능을 테스트하기에 매우 적합한 장비로 평가받는다. 이 실험도구는 사람들이 기부한 진짜 피부’를 통해 제작됐다. 구글랩 관계자는 “민족의 특성에 따라 피부 색소와 피부 두께 등이 모두 다르다”면서 “이번 실험도구는 다양한 피부 특성을 가진 사람들에게 암 탐지알약이 어떻게 반응하는지 알게 해 줄 것”이라고 설명했다. 이어 “우리는 간헐적으로 암을 발견하고 치료하는 현재의 과정을 미리 발견하고 선조치하거나 예방하는 방향으로 의료시스템을 바꾸고자 한다”고 덧붙였다. 전문가들은 구글랩의 암 탐지알약 및 웨어러블 기술이 10년 이내에 사용화 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 　　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

과거 공상과학 영화나 만화에서 빠지지 않고 등장하는 단골 소재 중 하나는 인체의 혈관이나 장기에 들어갈 수 있는 마이크로 로봇이다. 이들은 세포만큼 작은 크기를 이용해서 나쁜 병원균이나 악당과 맞서 싸운다. 물론 현실에서 이런 일이 일어나려면 아직 멀었지만, 실제로 이만큼 작은 크기의 마이크로 로봇을 만들어서 질병의 진단과 치료에 사용하려는 연구는 진행 중이다. 미 캘리포니아 대학의 요섭 왕(Joseph Wang) 교수와 그의 동료들은 이런 마이크로 기기를 위해 지름 5㎛(1㎛=1,000분의 1mm) 의 마이크로 모터를 개발하는 데 성공했다고 발표했다. 이들이 만든 장치는 로봇 자체는 아니고 모터 내지는 제트 엔진인데, 그 추진 방식이 매우 독특하다. 실제 전기 모터나 혹은 내연 기관을 세포만큼 작게 만들기는 매우 어려운 일이다. 연구팀은 현재 있는 모터를 세포처럼 작게 만드는 대신 다른 방향에서 접근했다. 그것은 바로 아연을 이용하는 것이다. 이 마이크로 모터의 정체는 사실 작은 캡슐에 든 아연이다. 그런데 어떻게 추진력을 내는 것일까? 비결은 위산이다. 바로 위산이 아연과 반응하면 수소 가스가 생성되는 점을 활용한 것이다. (참고로 수소 가스의 양은 아주 미량이기 때문에 인체에 위험하지 않다. 당연히 아연이 포함된 영양제나 식품을 먹어도 위험하지 않다) Zn(s) + 2H+(aq) -> Zn2+(aq) + H2(g) 이렇게 생성된 수소 기체를 한쪽으로 배출하면 원하는 방향으로 추진력을 얻게 되는 것이 이 마이크로 모터의 원리이다. 원리상 위안에서만 작동할 수 있다는 단점이 있지만 그럼에도 응용의 여지는 충분하다는 것이 연구팀의 생각이다. 연구팀이 강조하는 부분은 이 마이크로 모터가 실제 실험동물에서 훌륭하게 작동했다는 것이다. 이 마이크로 모터에 다른 장치를 부착해서 완전한 로봇으로 만드는 일은 당장에는 어렵다. 하지만 연구팀은 이 마이크로 모터가 약물을 더 효과적으로 투여할 수 있을지 테스트했다. 방법은 간단하다. 이 마이크로 모터에 금 나노입자를 코팅했다. 그리고 일반적인 경구용 알약보다 마이크로 모터 코팅 방식이 더 효과적인지를 테스트했다. 그 결과 마이크로 모터를 섭취한 쥐의 위 조직에서는 1g당 168ng의 금 나노입자가 발견됐지만, 일반 알약을 투여한 쥐의 위 조직에서는 1g당 53.6ng의 금 나노입자를 발견했다. 이는 마이크로 모터가 쥐의 위 내부에서 움직이면서 효과적으로 약물을 투여했기 때문이다. 그 결과 약물이 골고루 분포되어 같은 용량의 약물을 투여해도 실제 조직에 더 많은 약물을 전달할 수 있었다는 것이 연구팀의 발표이다. 당연한 이야기지만, 이 마이크로 모터는 위에서 안전하게 분해되어 사라지기 때문에 특별한 부작용도 없다. 현재 기술 수준으로 암세포를 찾아서 파괴할 수 있는 능력을 지닌 마이크로 로봇을 개발하기는 매우 어렵다. 모터만으로 주변 세포를 파악하고 임무를 수행할 순 없기 때문이다. 따라서 마이크로 로봇이 머지않은 미래에 개발될 가능성은 낮은 것이 현실이다. 하지만 미래의 가능성은 열려있다. 이 연구는 그런 면에서 주목할 만하다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

　서울대병원과 계명대 동산의료원 공동 연구팀은 증상이 엇비슷해 진단이 어려운 혈관종과 혈관기형을 쉽게 감별해낼 수 있는 새 진단법을 개발했다고 20일 밝혔다. 공동연구에는 서울대병원 김석화·최태현(이상 성형외과)·손철호·최승홍(이상 영상의학과) 교수와 동산의료원 성형외과 최재훈 교수팀이 참여했다. 　혈관종은 혈관 세포가 비정상적으로 증식한 것으로, 피부 겉으로 튀어나오거나 혹처럼 도드라져 보인다. 유아기와 유년기에 관찰되는 가장 흔한 양성 종양으로, 신생아 1000명 중 1~2명꼴로 혈관종이 나타난다. 혈관종은 대개 생후 2주 무렵부터 자라기 시작해 1세 이후에 서서히 줄어들기 때문에 특별한 합병증이 없으면 경과만 관찰하는 것이 일반적이다. 　이에 비해 혈관기형은 혈관종과 유사한 임상적 양상을 보이지만 성장하면서 크기가 더 커지고, 저절로 없어지지도 않는다. 수술이나 색전술 등의 치료가 필요하다. 하지만 이 두 질환은 초음파와 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI)으로도 구분하기 어려웠다. 　연구팀은 ‘1형 포도당 운반 단백질(GLUT1)’이 혈관기형에서는 발현되지 않고, 혈관종에서만 발현된다는 점에 착안해 MRI 조영제인 산화철 나노입자에 ‘GLUT1 항체’를 붙여 MRI 영상으로 혈관종을 진단하는 방식을 개발했다. 　사람의 혈관종 조직을 이식한 8마리의 생쥐를 대상으로 비교군 4마리에는 GLUT1 항체가 부착된 산화철 나노입자를, 대조군 4마리에는 산화철 나노입자만 조영제로 투여한 후 각각 MRI 검사를 했다. 　그 결과, 비교군의 혈관종 부위 MRI 영상값(SI·신호의 세기)은 조영제 투입 전 209에서 투입 후에는 111로 크게 낮아진 반면 대조군은 조영제 투입 전 202에서 투입 후 183으로 큰 차이가 없었다. 　연구팀은 “조영제에 있는 GLUT1 항체가 혈관종에 있는 GLUT1 항원과 반응함으로써 MRI 영상값이 크게 낮아진 것으로 보인다”면서 “이 연구결과를 사람에게 적용하면 구분이 어려운 혈관종과 혈관기형을 정확하게 감별함으로써 보다 정확한 환자 치료가 가능해질 수 있을 것”이라고 말했다. 이 연구 결과는 저명 국제학술지 ‘나노메디슨’ 최근호에 발표됐다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

다가올 미래에는 농작물을 키우듯 자동차를 직접 재배해 사용하는 시대가 올지도 모르겠다. 해외 디자인 전문 매거진 디진(Dezeen)은 산업분야 전문 디자이너 알렉산드라 데이지 긴즈버그와 영국 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London) 연구진이 공동으로 개발 중인 미래형 ‘합성생물학 기반 자동차’에 대한 정보를 최근 자세히 소개했다. 긴즈버그가 제시한 해당 자동차의 구상도는 다음과 같다. 주변이 숲이면 나무처럼, 사막이면 모래처럼, 바다면 푸른 물결처럼 환경에 따라 변화하며 외부 충격에 파손되더라도 별도의 수리가 필요 없이 스스로 복구해낸다. 심지어 복잡한 제조공정이 필요 없이 농작물을 재배하는 것처럼 ‘키우는’ 방식으로 자동차를 제조할 수도 있다. 즉, 자동차가 그냥 기계가 아닌 살아있는 유기체처럼 스스로 진화해나간다는 뜻이다. 긴즈버그와 임페리얼 컬리지 런던 공동 연구진이 개발 중인 것인 바로 이런 유기체 형태의 자동차 부품이다. 연구진 부품개발에 활용중인 재료는 새우나 게 등의 갑각류, 곤충 외피, 미생물의 세포벽에 분포하는 단백질 복합체 키틴(chitin)과 옥수수에 존재하는 바이오 플라스틱 종류다. 특히 키틴은 상처치료 촉진제, 인공피부 등의 개발에도 활용되고 있어 살아있는 유기체 자동차 부품 개발에 매우 알맞은 재료다. 이 유기체 자동차 개발에 근간을 이루고 있는 합성생물학(Synthetic Biology)은 생명 과학적 개념에 공학적인 원리를 더한 것으로 생명체를 구성하는 유전자(Gene), 단백질(Protein)을 합성, 고성능-고효율 시스템 생산을 목적으로 한다. 이와 유사한 사례는 전에도 있었다. 지난 4월, 미국 매사추세츠공과대학(Massachusetts Institute of Technology. MIT) 연구진은 대장균에서 발현되는 특정 단백질에 금속나노입자를 접목해 ‘바이오 생물질(生物質)’로 변환시키는데 성공한 바 있다. 이는 스스로 칼슘 구조를 변화시켜 특정 단백질을 생산해 성장해나가는 ‘사람 뼈’의 구조 원리를 바이오 물질 개발에 적용한 것으로 역시 합성생물학(Synthetic Biology)의 한 부분으로 이해할 수 있다. 미국 스탠퍼드 대학에서 합성미학 연구원을 지냈고 현재는 영국 워릭 대학에서 연구 중인 긴즈버그는 “내가 생각하는 유기체 자동차의 모습은 어떤 환경이라도 적응해내는 모습”이라며 “뜨거운 곳이든, 습기에 찬 곳이든 해당 환경을 빨리 파악해 그에 맞는 형태로 외부와 내부를 전환시켜낼 수 있도록 만드는 것이 궁극적 목표다”라고 설명했다. 또한 그녀는 “최종 자동차 생산까지 수십 년이 걸릴지도 모르지만 이미 키틴, 바이오 플라스틱과 같은 첨단 합성 재료들이 등장한 만큼 불가능한 목표는 아닐 것”이라고 덧붙였다. 자료사진=포토리아, Alexandra Daisy Ginsberg　　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

‘국내에서 유일하게 바이오나노 기술을 가르치고, 졸업하려면 한 학기 더 남았는데도 절반이 취업한 학과.’ 충남 논산시 강경읍 채운리에 있는 한국폴리텍대 바이오캠퍼스의 바이오나노소재과는 올해 첫 졸업생을 배출하기도 전에 눈부신 성과를 거두고 있다. 젓갈로 명성이 자자한 이곳 주민에게 자랑거리가 또 하나 늘어난 셈이다. 나노는 10억분의1을 뜻하는 것으로 이 기술은 원자나 분자를 최대한 쪼개 다양한 용도에 적용하는 기법이다. 금 등 금속 그대로는 얻을 수 없는 새로운 기능과 특성이 나타나 활용도가 높다. 여기에 생명현상을 연구하고 관련 제품을 생산하는 바이오 기술과 결합된 최첨단 분야다. 미래 국가성장 동력산업의 핵심으로 꼽힌다. 쓰임새는 화장품, 전자분야 등 무궁무진하다. 금과 은 등 금속 입자를 최소화해 스마트폰 액정, 피부에 유효 성분이 잘 흡수될 수 있도록 촉진하는 기능성 화장품 등에 활용하고 있다. 제약에서도 중요하게 쓰이는 기술이다. 모두 우리 생활과 밀접히 관련돼 있고, 최첨단을 달리는 제품들이다. 이 같은 제품을 만드는 데 곧바로 투입할 수 있는 실전형 인재를 길러내고 있는 곳이 이 학과다. 2년 과정의 학과 공부는 이론이 30%인 데 반해 실습이 70%에 이른다. 그런 만큼 실습기자재는 우리나라 대학의 학과 가운데 최고다. 금속나노입자, 나노신소재, 정밀화학소재를 합성·정제할 수 있는 실습실이 두 곳 있고 나노화장품을 제조할 수 있는 나노정밀화학실습실과 바이오나노 소재를 분석할 수 있는 전자현미경실습실을 갖추고 있다. 특히 육안으로 볼 수 있는 최소 입자보다 1000배나 작은 것까지 볼 수 있는 2억 5000만원짜리 현미경 등 전자현미경 3대를 갖춰 서울대 의대생들이 실습을 올 적도 있다고 한다. 중국의 유명 화장품 회사 직원들이 기술연수를 오기도 했다. 교수진도 이론과 실무로 무장한 전문가들로 꾸려졌다. 한국과학기술원(KAIST)에서 석·박사 학위를 따고 유한양행 중앙연구소에서 신약개발, 약물전달기술개발 연구를 했던 정영환 학과장, 아모레퍼시픽과 LG생활건강연구소에 몸담았던 나노화장품소재 전문가 이정노 교수, 미국 스크립스연구소에서 일했던 정밀화학소재 전문가 박종일 교수 등이 그들이다. 이들의 지도 아래 학생들은 빡빡한 교과 과정을 소화한다. 일반 학과는 연간 80학점이지만 이 학과는 108학점을 따야 한다. 방학도 1학년 여름방학 외에는 없다시피 한다. 방학 때 대기업으로 출근해 현장 실습을 하기 때문이다. 2학년 장예슬(21)씨는 “동생의 피부가 민감해 어떤 피부에도 바를 수 있는 화장품을 만들고 싶어 이 학과를 선택했다”면서 “실무 중심의 수업도 마음에 들었고, 취직도 잘돼 망설이지 않고 지원했다”고 환하게 웃었다. 첫 졸업생부터 기업들이 입도선매(立稻先賣)하려고 혈안이다. 당장 현장에서 쓸 수 있도록 ‘맞춤형 인재’로 키워놓은 게 높은 인기를 끄는 이유다. 30명이 입학한 2학년은 입대하고 남은 17명 중 8명이 취업했다. 삼성바이오로직스 6명, 녹십자랩셀과 바이오스펙트럼에 각각 1명이다. 삼성직무적성평가에 10명이 지원했다 절반 이상이 합격했다. 정 학과장은 “삼성에서 ‘실력도, 인성도 모두 좋다’고 말하더라”고 자랑했다. 바이오나노소재과 등 이곳 바이오캠퍼스의 6개 학과 학생의 취업률이 크게 높은 것은 국가직무능력표준(NCS)과 일·학습병행제에 딱 맞춰 실천한 덕이다. 국가 차원에서 산업 현장의 직무에 필요한 지식, 기술, 소양을 표준화한 것과 기업이 취업을 원하는 학생에게 6개월 이상 일터를 제공해 일과 공부를 병행하도록 한 제도를 이 학교만큼 실천하는 곳은 드물다. 이런 프로그램 덕에 학생들이 기업에서 당장 쓸 수 있는 우수 인재로 키워진다. 바이오캠퍼스가 국정 과제인 고용률 70%를 훨씬 웃도는 취업률을 자랑하는 것도 이 때문이다. 바이오 기업들과의 교류도 잘돼 올해 업체 직원 300여명이 이 학교가 NCS를 적용해 마련한 교육훈련과정을 마쳤다. 정 학과장은 “바이오 기술과 나노 기술이 융합돼 탄생한 바이오나노소재의 개발과 생산은 미래 먹을거리의 핵심 역할을 할 것이고, 우리 학교 바이오나노소재과 졸업생들이 그 기술인력의 중심이 될 것”이라고 자신했다. 논산 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

한 숟가락 정도의 액체를 뇌에 주입해 지능발달을 촉진시키는 신개념 임플란트 기술이 개발 중인 것으로 알려져 화제를 모으고 있다. 미국 인터내셔널 비즈니스 타임스는 미시건 대학교 화학공학 연구진이 액체를 이용해 지능발달을 가능하게 하는 새로운 뇌 임플란트 기술을 개발 중이라고 최근 보도했다. 연구진이 주장한 개념은 바로 액체 컴퓨팅(wet computing) 기술이다. 평균 1나노미터~1마이크로미터 사이의 크기의 미세입자들로 구성된 교질(膠質)을 한데 묶은 콜로이드 집합체(colloidal cluster)를 디지털화해 우리가 흔히 사용하는 컴퓨터 하드디스크처럼 2진법으로 구성된 데이터를 담아내는 것이다. 큰 한 숟가락 정도 양의 디지털 콜로이드 물질을 뇌에 주입하면 데이터가 컴퓨터에 입력되는 것처럼 무수히 많은 정보가 인간 뇌 속에 저장되며 경우에 따라 지능이 더욱 발전되게 만들 수도 있다는 것이 연구진의 설명이다. 현재까지 기술 수준이면 나노입자 크기의 이 디지털 콜로이드 물질 속에 1테라바이트, 즉 1,024기가바이트(1조 바이트)에 해당하는 천문학적인 정보가 담길 수 있다. 연구진에 따르면 이 기술은 단순한 지능발달 측면에만 머무르지 않는다. 예를 들어, 당뇨병 환자의 혈당 수준을 즉각 모니터링 할 수 있는 생체센서 생성 역시 이 기술을 통해 실현될 수 있다. 즉, 의학 분야까지 폭넓게 응용될 수 있다는 것이다. 하지만 현재까지 개발 수준으로는 디지털 콜로이드 물질을 인간이 아닌 로봇 대상으로만 사용할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 단, 향후 연구기술이 발전되면 실제 사람을 대상으로도 디지털 콜로이드를 활용할 수 있을 것이라고 연구진은 강조한다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지 ‘연성물질 연구(Journal Soft Matter)’에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

한 숟가락 정도의 액체를 뇌에 주입해 지능발달을 촉진시키는 신개념 임플란트 기술이 개발 중인 것으로 알려져 화제를 모으고 있다. 미국 인터내셔널 비즈니스 타임스는 미시건 대학교 화학공학 연구진이 액체를 이용해 지능발달을 가능하게 하는 새로운 뇌 임플란트 기술을 개발 중이라고 최근 보도했다. 연구진이 주장한 개념은 바로 액체 컴퓨팅(wet computing) 기술이다. 평균 1나노미터~1마이크로미터 사이의 크기의 미세입자들로 구성된 교질(膠質)을 한데 묶은 콜로이드 집합체(colloidal cluster)를 디지털화해 우리가 흔히 사용하는 컴퓨터 하드디스크처럼 2진법으로 구성된 데이터를 담아내는 것이다. 큰 한 숟가락 정도 양의 디지털 콜로이드 물질을 뇌에 주입하면 데이터가 컴퓨터에 입력되는 것처럼 무수히 많은 정보가 인간 뇌 속에 저장되며 경우에 따라 지능이 더욱 발전되게 만들 수도 있다는 것이 연구진의 설명이다. 현재까지 기술 수준이면 나노입자 크기의 이 디지털 콜로이드 물질 속에 1테라바이트, 즉 1,024기가바이트(1조 바이트)에 해당하는 천문학적인 정보가 담길 수 있다. 연구진에 따르면 이 기술은 단순한 지능발달 측면에만 머무르지 않는다. 예를 들어, 당뇨병 환자의 혈당 수준을 즉각 모니터링 할 수 있는 생체센서 생성 역시 이 기술을 통해 실현될 수 있다. 즉, 의학 분야까지 폭넓게 응용될 수 있다는 것이다. 하지만 현재까지 개발 수준으로는 디지털 콜로이드 물질을 인간이 아닌 로봇 대상으로만 사용할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 단, 향후 연구기술이 발전되면 실제 사람을 대상으로도 디지털 콜로이드를 활용할 수 있을 것이라고 연구진은 강조한다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지 ‘연성물질 연구(Journal Soft Matter)’에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

소설 해리포터 속 ‘투명망토’나 영화 할로우 맨 속 ‘투명인간’처럼 사람 자체를 보이지 않게 은폐시키는 기술은 아직 현실화되지 못했다. 하지만 적어도 언젠가는 그 실마리를 풀 수 있도록 도와줄 ‘투명물질’이 개발돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 영국 케임브리지 대학 물리학과 연구진이 빛을 이용한 은폐물질 개발에 성공했다고 28일(현지시각) 보도했다. 눈에 보이지 않는 투명화 기술의 기초 원리는 ‘빛’에 숨겨져 있다. 사물을 반사시키고 흡수시키기도 하는 빛은 제어에 따라 특정 물체를 사람 눈에 전혀 띄지 않도록 작용시킬 수 있기 때문이다. 현재까지 연구로는 이 빛을 임의적으로 제어할 수 있는 것이 바로 메타 물질(Metamaterial)이다. 메타물질은 금속, 유전물질로 설계된 메타 원자(meta atom)의 주기 배열로 이뤄진 가상 물질로 파장보다 작은 크기가 특징이다. 자연에서 발견할 수 없는 가공의 성질을 인공적으로 설계해 만든 것으로 빛을 자유자재로 제어할 수 있다는 특징이 있다. 케임브리지 대학 연구진은 금 나노입자와 레이저 빛을 이용해 보다 발전된 메타물질을 만들어냈다. 연구진은 물속에 넣어져있는 금 나노입자에 다량의 레이저 빛을 바늘처럼 투영시키는 방식으로 마치 장난감 블록을 쌓듯 각 물질을 차례로 엮어냈다. 이후 호박모양의 나노입자로 안정된 분자구조를 유지시키는 쿠커비투릴(Cucurbituril)을 첨가한 뒤 여기에 각 입자들 사이로 전기가 통할 수 있도록 ‘인공 다리’를 구축했다. 그 이유는 연구진이 연구에 활용한 나노입자가 금속 내 자유전자가 집단으로 진동하는 유사입자인 플라스몬(plasmon)으로 구성돼있기 때문이다. 이는 전기장을 발생시키며 가시광선에서 근적외선 대역의 빛과 접촉하면 광흡수가 일어나는 성질을 가지고 있다. 초고속 레이저 빛을 쪼여 순식간에 수십억 개의 나노입자를 전기장으로 연결시키는 방식으로 탄생된 이 메타물질은 기존보다 더 큰 범위의 은폐 효과를 낼 수 있는 잠재성을 품고 있다. 연구진은 “이 물질은 기존 투명 효과를 보다 넓은 범위로 확대시킬 수 있는 가능성을 담고 있다”고 설명하는데 특히 마약, 폭발물 감지 또는 스텔스 응용 프로그램과 같은 군사기술 측면에서 큰 도움이 될 것으로 추정한다. 한편 이 연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 28일자에 발표됐다. 사진=포토리아/Ventsislav Valev/Cambridge University 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

스마트폰, 자동차에 들어가는 기존 배터리보다 용량이 3배에 달하는 새로운 배터리가 개발돼 관심이 쏠리고 있다. 미국 캘리포니아대학교 리버사이드캠퍼스연구팀에 따르면 고용량의 배터리를 만들기 위해 나노규모의 초소형 규소(실리콘)에 주목했다. 규소 배터리는 산화-환원 반응에 의해 작동하지만 나노규모의 규소 대용량을 한꺼번에 가공할 시 지나치게 빨리 분해된다는 단점이 있었다. 연구팀이 이 문제를 해결하기 위해 우리 주변에서 흔히 찾을 수 있는 ‘석영 모래’를 활용했다. 석영 모래란 유리·도자기 제조, 금속주조용 주형의 재료로 주로 사용된다. 주로 화강암이 풍화돼 생긴 광물로 강도가 높고 침식에 강하다는 장점이 있다. 연구팀은 석영 모래를 나노미터 단위까지 축소한 뒤 정화단계를 거쳐 원래의 갈색에서 밝은 흰색으로 변화 시켰다. 여기에 잘게 빻은 소금과 마그네슘을 혼합했다. 나노미터크기의 석영 모래와 소금, 마그네슘의 혼합물에 열을 가하자 소금은 열을 흡수하는 역할을, 마그네슘은 석영 모래로부터 산소를 제거하고 순수한 규소를 얻는데 도움이 됐다. 뿐만 아니라 순수한 나노입자의 규소가 이전과 달리 스펀지처럼 다공성(多孔性) 성질로 변했고, 이는 나노-규소 배터리의 효율성을 높이는데 큰 이점이 된다는 사실을 알아냈다. 연구를 이끈 캘리포니아대학 리버사이드캠퍼스의 졸업생 재커리 페이버와 공학기술학과 교수 2명은 “이 배터리는 기존 배터리에 비해 제작비용이 적고 독성이 없으며 친환경적이라는 특징이 있다”면서 “이동성 문제만 해결된다면 스마트폰이나 자동차 등에 소모되는 배터리의 효율성이 극대화 할 수 있을 것”이라고 전했다. 연구팀은 특히 스마트폰 등 자주 충전해야 하는 일상용품의 사용이 더욱 손쉬워질 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 네이처(Nature)의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’(Scientific Reports)에서 자세한 내용을 확인할 수 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

물이 스며들지 않는 ‘발수’ 기능이 무한정 유지되는 의류가 나와 화제가 되고 있다. 9일(현지시간) 영국 일간 데일리메일에 따르면 캐나다의 한 신생업체가 수백번 세탁해도 발수 기능이 유지되는 수영 반바지를 개발, 출자금 모금을 위해 킥스타터를 통해 공개했다. 프랭키 쇼라는 남성과 그의 동료들이 개발한 이 옷은 겉으로 보면 일반적인 수영복처럼 보인다. 하지만 이는 물과 섞이지 않는 성질인 소수성이 높은 폴리에스테르 원단에 소수성 나노물질을 특수 공법으로 혼방한 기능성 의류로 액체가 닿으면 그즉시 튕겨낸다. 이 기술은 수십억 개의 나노입자를 현미경으로 봐야 겨우 보이는 미세한 단계에서 개개의 섬유로 만드는 것으로, 수성의 액체가 이 물질의 표면에 닿으면 경사각 150도짜리 구(球)가 형성돼 스스로 굴러떨어지게끔 한다. 프랭키 쇼는 “해변에 오갈때마다 차량의 시트가 젖고 간편히 식당에 갈 수 없어 이런 아이디어를 떠올리게 됐다”고 말했다. 이들은 “이 섬유는 일반적인 폴리에스테르 100%짜리 수영복보다 건조 시간을 95%까지 단축시키는 것으로 확인됐다”고 말했다. 이런 소수성 나노기술 의류는 지난 수년간에 걸쳐 다양한 업체가 선보이고 있지만 이는 항상 제한된 수명을 갖고 있었다. 그 예로 지난해 선보여진 실리콘 방수 티셔츠의 기능은 세탁을 80번하면 저하되는 것으로 전해졌다. 하지만 이들이 개발한 수영복은 발수 능력이 바지를 입지 못하게 될 때까지 지속되는 것을 보장한다고 주장하고 있다. 현재 킥스타터에서 ‘프랭크 앤서니’라는 명칭으로 공개된 이 기능성 바지는 47달러(약 4만7000원)에 구매할 수 있으며 목표 출자금이 달성되면 오는 7월에 출시될 예정이다. 사진=킥스타터 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

따로 스마트폰을 들고 다닐 필요없이 입은 옷을 통해 전화를 받거나 문자를 보낼 수 있다면 어떨까? 공상과학영화 속에서나 보던 일을 이제 곧 실생활에서 만나 볼 수 있을지도 모르겠다. 영국 일간지 데일리메일은 호주 모나쉬 대학교 연구진이 탄소로만 구성된 초정밀 나노 크기 스페져(SPASER) 개발에 성공했다고 28일(현지시간) 보도했다. 스페져는 9~11㎛ 사이 파장으로 적외선을 발산하는 나노레이저(nanolaser)의 일종으로 표면이 금속 내부 전자들이 동시에 진동하는 물질인 플라즈몬(plasmon)으로 이뤄져 있다. 기존 나노레이저가 공간 내부에 잠식되어있는 전자기적 파동 방출 방식을 취해온 반면 이 스페져는 전자의 자유로운 진동으로 방사선을 자극, 방출해낸다. 강철보다 강하고 고온에서도 쉽게 변하지 않는 그래핀 소재와 탄소 나노튜브로 제작된 스페져는 어떤 환경에서도 적응하고 견딜 수 있으며 어디든 부착될 수가 있다. 즉, 스페져로 휴대전화 마이크로 칩을 인쇄해 셔츠 등에 부착하면 세계에서 가장 가볍고 이동성이 강한 스마트폰이 탄생되는 것이다. 스페져의 응용성은 여기에 그치지 않는다. 기존 항암제와 달리 건강한 세포에 손상을 주지 않고 오직 암세포만 공격해 부작용은 최소화하고 치료 효과는 높여주는 암 표적 치료제로도 스페져는 사용될 수 있다. 이와 관련해 모나쉬 대학 전기·컴퓨터공학부 수석 연구원 차나카 루파싱헤는 “현재 과학 기술력은 나노입자를 암세포 근처로 접근시킬 수 있는 수준에 도달해있다”고 설명했다. 또한 연구진은 스페져를 사용하면 지금보다 10배 더 정밀한 현미경 제작이 가능할 것으로 추정했다. 자료사진=포토리아/Monash University　　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

공상과학소설·판타지 영화 속에는 몸에 상처를 입더라도 별다른 의학시술 없이 자동 치유해내는 신비의 생명체들이 자주 등장한다. 또 의자, 책장 등의 가구나 자동차 등의 운송수단이 사용자가 원하는 형태에 따라 자동으로 사이즈가 조절되고 외형이 훼손되더라도 알아서 복구하는 경우도 접할 수 있다. 그야말로 생명이 담긴 ‘무생물’인 것이다. 현실과는 거리가 먼 이야기 같지만 꼭 그런 것만도 아니다. 우리 체내 박테리아(세균)야말로 세상 그 누구보다 자가 치유 능력이 뛰어난 생명체이며 앞서 언급된 마법 같은 일들을 현실에서 이뤄내기 때문이다. 그런데 이 박테리아를 활용하면 앞서 언급된 생명이 담긴 ‘물품’을 제작할 수 있지 않을까? 미국 과학매체 라이브 사이언스닷컴은 매사추세츠공과대학(Massachusetts Institute of Technology. MIT) 연구진이 대장균에서 발현되는 특정 단백질에 금속나노입자를 접목해 ‘바이오 생물질(生物質)’로 변환시키는데 성공했다고 3일(현지시간) 보도했다. 연구진은 빠르게 변화하는 생태환경에 스스로 적응할 수 있는 물질을 만들어내기 위해 살아있는 유기체에서 아이디어를 얻었다. 그들이 모티브로 삼은 대상은 다름 아닌 사람의 ‘뼈’인데 스스로 칼슘 구조를 변화시키고 특정 단백질을 생산해 성장해나가는 원리를 실제로 적용해보기로 했다. 그러기 위해서는 지난 수억 년간 생화학적 진화를 거듭해온 박테리아(세균)를 이용해야했다. 특히 박테리아는 질소를 고정해 단백질을 생산해내는 능력이 있고 이를 활용해왔다. 이에 연구진은 수많은 박테리아 중 한 가지를 선택해 유전공학 실험을 실시했다. 이 실험을 위해 고심 끝에 선택된 것은 인체에서 가장 흔하게 접할 수 있는 ‘대장균’. 그 이유는 접촉능력이 좋고 변형이 쉬워 합성이 용이한 특정 섬유질(curli fiber)을 생산해낼 수 있기 때문이다. 연구진은 이 대장균과 금속 나노입자를 접합해 새로운 ‘바이오 생물질’로 변화시키는데 성공했다. 대장균 속 섬유질은 접합과정에서 세균 상호간 신호물질을 분해하는 효소인 ‘AHL’과 표면 단백질을 숨겨버리는 ‘csgA 유전자’의 충돌을 막아 생물질 생성에 큰 도움을 줬다. 해당 기술은 각종 폐기물을 바이오연료로 변환하거나 효율성이 극대화된 배터리 등을 생산해내는데 당장 적용될 수 있고, 나아가 (영화 속에서나 보던) 사용자에게 자동으로 맞춰지는 생활용품을 개발하는데 응용될 수 있다. 이 바이오기술로 탄생된 물질은 스스로 환경에 적응할 수 있는 생명력을 품고 있기 때문이다. 연구를 주도한 MIT 티모시 루 연구원은 “여기서 그치지 않고 다른 플랫폼, 즉 광합성 물질과 곰팡이를 이용한 바이오 물질 개발에 나설 것”이라고 전했다. 한편 해당 연구결과는 국제과학학술지 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 지난 3월 23일(현지시간) 발표됐다. 사진=라이브 사이언스닷컴 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

2013년 전 세계에서 수많은 과학 연구실적이 쏟아진 가운데, 해외의 유력 과학전문지들은 한국의 연구 실적을 유독 주목하며 이를 비중있게 다뤘다. 2014년에는 한층 더 발전될 ‘과학 강국 코리아’를 기대하는 동시에 2013년 한해동안 네이처·사이언스지가 올해 소개한 국내 과학 연구 실적 중 학술적·산업적으로 의미가 큰 BEST10을 소개한다. ▲1. 알레르기의 주원인이 되는 비만세포 활성화시키는 단백질 정체규명 -건국대 의학전문대학원 최완수 교수팀 알레르기의 주원인이 되는 비만세포를 활성화시키는 단백질의 정체를 밝혀낸 것이다. 향후 해당 단백질을 조절하는 화합물 등이 개발될 경우 알레르기 질환뿐 아니라 다양한 면역질환 연구에도 응용될 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 자매지 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문 게재) ▲2. 기온변화를 감지하는 식물의 온도계 단백질 규명 -고려대 생명과학과 안지훈 교수팀 대기온도 변화를 감지해 식물의 개화시기를 조절하는 ‘기온변화대응 유전자’를 찾아낸 것으로 이는 봄철 한파나 이상고온 등 갑작스런 기온변화에 따른 작물이나 화훼의 생산성 저하를 막는데 큰 역할을 할 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲3. 생쥐 뇌에 LED 심어 무선으로 행동과 감정 조절하는 기술 개발 -성균관대 화학공학과 김태일 교수팀 기존 광유전학에 사용해 온 광섬유를 전자소자로 대체할 수 있는 방법을 제시하고 전자소자에 대한 제조 프로토콜을 개발해 차후 연구 표준화가 될 수 있도록 한 것이다. 반도체 및 LED(광전자소자) 등 전자소자가 발전한 한국기술이 고부가가치 의료전자기기로 발전 가능한 모델을 보여줬다는 점에서 산업적으로 의의가 있고 알츠하이머병, 간질 등 뇌와 신경의 난치병 치료에 사용될 것으로 전망된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲4. 항암 혈액 항체의 암 면역기능 밝혀내 　-부산대 약학과 황태호 교수팀 암에 걸렸다 치유된 토끼의 혈액을 암에 걸린 다른 토끼에 주입해 암세포 성장을 억제하는데 성공했다. 이는 암이 치료된 환자의 혈액으로 다른 암 환자를 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다는 점에서 큰 의미가 있다. (사이언스 자매지 ‘중개의학’ 논문 게재) ▲5. 배기가스에 포함된 이산화탄소를 ‘그래핀 막’으로 분리하는 기술 개발 -한양대 에너지공학과 박호범 교수팀 ’꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(grap hene)을 이용해 배기가스 중에서 이산화탄소를 지금보다 1000배 높은 효율로 분리하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 지구온난화를 유발하는 이산화탄소를 효율적으로 따로 모아 저장하거나 다른 물질로 재활용할 수 있다는 점에서 의미 크고 3년 내 조기 상용화가 가능할 것으로 예상돼 세계 분리막 시장에서 수조원대 경제적 가치를 창출할 것으로도 기대된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲6. 백금촉매 성능을 향상시킨 DNA-그래핀 하이브리드 물질 개발 -포스텍 화학과 김광수 교수팀 고가의 백금을 적게 사용하면서도 성능을 향상시킨 새로운 촉매물질을 개발했다. 상업용 촉매보다 3배 이상 성능이 우수하고 가격도 저렴한 것이 특징이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ▲7. 박테리아 이용한 슈퍼커패시터용 전극 합성공정 개발 -아주대 에너지시스템학과 김동완 교수팀 박테리아 표면에서 그램(g) 수준의 코발트 산화물 나노분말을 합성하는 기술로 슈퍼커패시터용 전극 합성공정을 개발한 것이다. 슈퍼커패시터는 급속 충전·방전이 가능하고 출력밀도가 높아, 보조 배터리나 배터리 대체용 등으로 쓸 수 있는 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 중이다. (네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판 논문 게재) ▲8. 고효율 고분자 광전자 소자개발 -UNIST 친환경에너지공학부 김진영 교수팀 고분자 태양전지 에너지 전환율을 이전(7.4%)보다 20% 향상된 8.9%까지 끌어올리는 기술을 개발했다. 차세대 태양전지로 각광 받고 있는 고분자 태양전지의 상용화에 가장 큰 문제점인 저효율 문제를 개선할 수 있다는 점에서 의미가 크다. (네이처 자매지 ‘네이처 포토닉스’ 온라인 판 논문 게재) ▲9. DNA의료용 하이드로겔 신물질 개발 -서울시립대 화학공학과 이종범 교수팀 고체이면서 모양 변화가 자유로운 의료 물질을 개발한 것이다. 불규칙한 모양의 상처 치료용 의료 물질 개발에 도움 된다는 측면에서 높은 평가를 받았다. (네이처 자매지 ‘네이처 나노테크놀로지 온라인 판’ 논문 게재) ▲10. 올리브오일과 물 사이 계면 나노입자 정렬현상을 응용한 분자검출법 개발 -서강대 화공생명공학과 강태욱 교수 연구팀 서로 섞이지 않는 물과 올리브오일 사이 계면에서 금속나노입자들이 가지런히 정렬하는 현상을 발견, 이를 이용해 환경오염물질 및 식품안전 모니터링, 질병의 자가진단 등에 응용할 수 있는 광학분자 검출기술을 개발했다. 액체상에서의 금속나노입자의 자동 정렬이 규명된 것은 이번이 처음이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ※네이처(Nature)는 지난 1869년, 영국 천문학자 조지프 로키어가 창간했으며 세계에서 가장 역사가 깊고 저명한 과학저널로 평가된다. 사이언스(Science)는 미국과학진흥회(American Association for the Advancement of Science)에서 발간하며 실 구독자 수(개인·기관·온라인 구독 포함)가 100만명이 넘는 과학저널로 유명하다. 사진설명=(첫번째 사진) 2013 네이처·사이언스지가 소개한 국내 과학 연구진 모습·(두번째 사진)지난 9월 10일, 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문으로 게재된 건국대 최완수 연구팀 논문 모습 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

2013년 전 세계에서 수많은 과학 연구실적이 쏟아진 가운데, 해외의 유력 과학전문지들은 한국의 연구 실적을 유독 주목하며 이를 비중있게 다뤘다. 2014년에는 한층 더 발전될 ‘과학 강국 코리아’를 기대하는 동시에 2013년 한해동안 네이처·사이언스지가 올해 소개한 국내 과학 연구 실적 중 학술적·산업적으로 의미가 큰 BEST10을 소개한다. ▲1. 알레르기의 주원인이 되는 비만세포 활성화시키는 단백질 정체규명 -건국대 의학전문대학원 최완수 교수팀 알레르기의 주원인이 되는 비만세포를 활성화시키는 단백질의 정체를 밝혀낸 것이다. 향후 해당 단백질을 조절하는 화합물 등이 개발될 경우 알레르기 질환뿐 아니라 다양한 면역질환 연구에도 응용될 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 자매지 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문 게재) ▲2. 기온변화를 감지하는 식물의 온도계 단백질 규명 -고려대 생명과학과 안지훈 교수팀 대기온도 변화를 감지해 식물의 개화시기를 조절하는 ‘기온변화대응 유전자’를 찾아낸 것으로 이는 봄철 한파나 이상고온 등 갑작스런 기온변화에 따른 작물이나 화훼의 생산성 저하를 막는데 큰 역할을 할 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲3. 생쥐 뇌에 LED 심어 무선으로 행동과 감정 조절하는 기술 개발 -성균관대 화학공학과 김태일 교수팀 기존 광유전학에 사용해 온 광섬유를 전자소자로 대체할 수 있는 방법을 제시하고 전자소자에 대한 제조 프로토콜을 개발해 차후 연구 표준화가 될 수 있도록 한 것이다. 반도체 및 LED(광전자소자) 등 전자소자가 발전한 한국기술이 고부가가치 의료전자기기로 발전 가능한 모델을 보여줬다는 점에서 산업적으로 의의가 있고 알츠하이머병, 간질 등 뇌와 신경의 난치병 치료에 사용될 것으로 전망된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲4. 항암 혈액 항체의 암 면역기능 밝혀내 　-부산대 약학과 황태호 교수팀 암에 걸렸다 치유된 토끼의 혈액을 암에 걸린 다른 토끼에 주입해 암세포 성장을 억제하는데 성공했다. 이는 암이 치료된 환자의 혈액으로 다른 암 환자를 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다는 점에서 큰 의미가 있다. (사이언스 자매지 ‘중개의학’ 논문 게재) ▲5. 배기가스에 포함된 이산화탄소를 ‘그래핀 막’으로 분리하는 기술 개발 -한양대 에너지공학과 박호범 교수팀 ’꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(grap hene)을 이용해 배기가스 중에서 이산화탄소를 지금보다 1000배 높은 효율로 분리하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 지구온난화를 유발하는 이산화탄소를 효율적으로 따로 모아 저장하거나 다른 물질로 재활용할 수 있다는 점에서 의미 크고 3년 내 조기 상용화가 가능할 것으로 예상돼 세계 분리막 시장에서 수조원대 경제적 가치를 창출할 것으로도 기대된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲6. 백금촉매 성능을 향상시킨 DNA-그래핀 하이브리드 물질 개발 -포스텍 화학과 김광수 교수팀 고가의 백금을 적게 사용하면서도 성능을 향상시킨 새로운 촉매물질을 개발했다. 상업용 촉매보다 3배 이상 성능이 우수하고 가격도 저렴한 것이 특징이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ▲7. 박테리아 이용한 슈퍼커패시터용 전극 합성공정 개발 -아주대 에너지시스템학과 김동완 교수팀 박테리아 표면에서 그램(g) 수준의 코발트 산화물 나노분말을 합성하는 기술로 슈퍼커패시터용 전극 합성공정을 개발한 것이다. 슈퍼커패시터는 급속 충전·방전이 가능하고 출력밀도가 높아, 보조 배터리나 배터리 대체용 등으로 쓸 수 있는 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 중이다. (네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판 논문 게재) ▲8. 고효율 고분자 광전자 소자개발 -UNIST 친환경에너지공학부 김진영 교수팀 고분자 태양전지 에너지 전환율을 이전(7.4%)보다 20% 향상된 8.9%까지 끌어올리는 기술을 개발했다. 차세대 태양전지로 각광 받고 있는 고분자 태양전지의 상용화에 가장 큰 문제점인 저효율 문제를 개선할 수 있다는 점에서 의미가 크다. (네이처 자매지 ‘네이처 포토닉스’ 온라인 판 논문 게재) ▲9. DNA의료용 하이드로겔 신물질 개발 -서울시립대 화학공학과 이종범 교수팀 고체이면서 모양 변화가 자유로운 의료 물질을 개발한 것이다. 불규칙한 모양의 상처 치료용 의료 물질 개발에 도움 된다는 측면에서 높은 평가를 받았다. (네이처 자매지 ‘네이처 나노테크놀로지 온라인 판’ 논문 게재) ▲10. 올리브오일과 물 사이 계면 나노입자 정렬현상을 응용한 분자검출법 개발 -서강대 화공생명공학과 강태욱 교수 연구팀 서로 섞이지 않는 물과 올리브오일 사이 계면에서 금속나노입자들이 가지런히 정렬하는 현상을 발견, 이를 이용해 환경오염물질 및 식품안전 모니터링, 질병의 자가진단 등에 응용할 수 있는 광학분자 검출기술을 개발했다. 액체상에서의 금속나노입자의 자동 정렬이 규명된 것은 이번이 처음이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ※네이처(Nature)는 지난 1869년, 영국 천문학자 조지프 로키어가 창간했으며 세계에서 가장 역사가 깊고 저명한 과학저널로 평가된다. 사이언스(Science)는 미국과학진흥회(American Association for the Advancement of Science)에서 발간하며 실 구독자 수(개인·기관·온라인 구독 포함)가 100만명이 넘는 과학저널로 유명하다. 사진설명=(첫번째 사진) 2013 네이처·사이언스지가 소개한 국내 과학 연구진 모습·(두번째 사진)지난 9월 10일, 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문으로 게재된 건국대 최완수 연구팀 논문 모습 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

박종오 전남대 교수의 ‘박테리오봇 융합연구단’이 대장암이나 유방암, 위암, 간암 등 장기에 발생하는 고형암의 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 의료용 나노로봇인 ‘박테리오봇’을 개발했다고 16일 밝혔다. 기존 주입식 나노입자와 달리 능동적으로 타깃에 약물을 전달하는 의료용 나노로봇을 개발한 것은 세계 최초다. 박테리오봇은 유전자를 조작해 독성을 제거한 살아 있는 박테리아와 항암제 등 특정 약물이 들어 있는 직경 3㎛(마이크로미터·1㎛는 0.001㎜)의 구조체로 구성됐다. 박테리아는 조직이나 혈액 속을 유영하면서 암에서 분비되는 특정한 물질을 표적 삼아 암을 찾아간다. 박테리아가 암이 있는 곳에 도달하면 마이크로구조체가 터지면서 항암제가 암 표면에 뿌려진다. 박테리오봇이 실용화되면 미세한 초기암도 찾아가 항암제를 주입할 수 있다. 박 교수는 “세계 최초로 기존 암 진단·치료의 한계를 극복할 수 있는 새로운 능동형 약물전달체를 개발했다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 동물실험을 완료했으며 국제원천특허도 확보했다. 연구 결과는 과학전문지인 ‘사이언티픽 리포트’(Scientific Reports) 12월호에 게재됐다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

연예인 뿐 아니라 일반인 특히 미성년자에게도 패션아이템으로 자리잡은 타투(문신)가 암을 유발할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 영국 브래드퍼드대학 연구팀은 타투에 주로 쓰이는 잉크에 코발트와 수은 등 발암물질이 섞여 있으며, 이에 대한 철저한 규제가 필요하다고 목소리를 높였다. 연구팀에 따르면 타투에 쓰이는 잉크의 나노입자가 혈액의 흐름을 통해 간 등 장기 곳곳으로 흡수·축적돼 인체에 해를 끼친다고 주장했다. 코발트는 WHO 산하 국제암연구소(IARC)가 규정한 발암물질 중 하나로, 녹색이나 푸른색의 타투 잉크에 주로 함유돼 있으며 붉은색 잉크에는 수은 함량이 높은 것으로 밝혀졌다. 또 흔히 쓰이는 검은색 타투 잉크에는 대표적인 발암물질인 벤조피렌이 포함돼 있다. 브래드퍼드대학 피부과학센터의 데스몬드 토빈 박사는 “아직 추가 연구가 필요한 단계지만, 타투에 쓰이는 잉크들이 독성을 가졌다는 것에는 의심할 여지가 없다”고 못 박았다. 영국 보건부가 지난해 공개한 자료에 따르면, 영국 성인 20%가 몸에 타투를 새겼으며, 일부 잉크는 정식 허가가 없거나 정확한 성분이 밝혀지지 않은 채 사용되고 있다. 덴마크의 코펜하겐대학 연구팀 역시 유럽에서 타투에 흔히 쓰는 잉크 21종 중 13종에서 발암물질이 발견됐다는 연구결과를 발표하기도 했다. 이 연구팀은 “많은 사람들이 타투에 쓰이는 잉크의 성분과 잠재하는 위험성에 대해 귀 기울일 필요가 있다”고 강조했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

카레가 유방암 예방효과를 가졌다고는 알려졌지만 이를 어떻게, 얼마나 먹어야 하는지에 대해서는 답이 없었다. 이런 문제에 가이드라인이 될 만한 연구 결과가 국내 의학자에 의해 제시됐다. 세계적인 여배우 앤절리나 졸리가 유전성 유방암을 예방하기 위해 유방 절제술을 받았다고 밝혀 세계적인 관심을 끌고 있는 가운데 국내 연구진이 카레 성분을 이용한 유방암 예방법을 제시한 것. 카레의 특정 성분을 직접 체내에 투입해 유방암 예방 가능성을 확인한 것은 세계적으로 처음 시도된 방법이다. 전용순 가천대길병원 외과(유방클리닉) 교수는 카레의 주성분인 커큐민과 함께 커큐민을 체내에서 흡수가 잘되도록 나노입자 형태로 변형한 ‘나노커큐민’을 유방암을 유발한 실험쥐의 유관에 주입한 결과, 탁월한 유방암 예방효과를 보였다고 최근 밝혔다. 연구팀은 발암물질을 주입해 유방암 발생을 유도한 실험쥐를 대조군과 커큐민 경구투여군, 커큐민 유관투여군, 나노커큐민 유관투여군 등으로 나눠 예후를 관찰했다. 그 결과 아무런 조치를 하지 않은 대조군에 비해 커큐민을 먹이거나 유관에 투입한 쥐의 유방암 발생 빈도가 감소한 사실을 관찰했다. 또 유관투여군의 경우 경구투여군에 비해 약 20배 정도로 투여 용량을 줄이고도 효과는 비슷했다. 특히 나노커큐민을 투여한 쥐의 종양 크기가 커큐민 투여군에 비해 유의미하게 줄어든 것으로 나타났다. 다시 말해 비슷한 유방암 예방 효과를 얻기 위해 커큐민을 섭취할 경우 유관에 투입하는 양의 20배 이상이 필요한 셈이다. 카레를 노랗게 하는 성분인 커큐민이 지금까지 항암효과를 가졌다고 알려졌지만 음식 형태로 섭취해서는 체내 흡수량이나 분포가 치료 농도에 미치지 못해 실용화가 어려웠다. 그러나 전 교수가 커큐민을 나노입자로 바꿔 유관으로 주입하는 방식을 사용함으로써 이의 실용화가 새로운 전기를 맞을 것으로 기대된다. 병원 측은 이 시험 결과를 근거로 보다 진전된 임상연구를 추진하기로 했다. 이 연구 결과는 최근 열린 한국유방암학회에서 최우수 학술상을 받았으며, SCI급 국제학술지 ‘발암’(Carcinogenesis)지에 게재되기도 했다. 전 교수는 “유방을 절제하거나 호르몬제를 장기적으로 복용하는 방식은 부작용 우려 때문에 추천할 만한 예방법이 아니었다”면서 “향후 추진할 임상시험에서 천연물질인 커큐민의 효과가 구체적으로 확인되면 획기적인 유방암 예방법으로 자리 잡게 될 것”이라고 말했다. 심재억 전문기자 jeshim@seoul.co.kr