코로나19 바이러스는 기침이나 재채기로 튀어나오는 침을 통해 전파된다. 공기감염의 가능성도 제기되고 있지만 명확한 증거는 없는 상황이다. 코로나19 이외의 병원균은 공기감염 되는 경우도 많다. 국내 연구진이 공기 중 특정 바이러스를 즉시 검출해 낼 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터, 광주과학기술원(GIST) 화학과, 건국대 수의학과 공동연구팀은 공기 중 바이러스를 포집해 그자리에서 바로 검출할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 분석화학 분야 국제학술지 ‘ACS 센서스’에 실렸다. 공기 중에 퍼져 있는 세균이나 곰팡이, 바이러스 같은 위해물질을 검사하기 위해서는 검사 장소의 공기를 포집한 뒤 실험실로 가져가 특수한 분석과정을 거쳐야 한다. 문제는 이 과정에 걸리는 시간이 짧게는 수 시간에서 길게는 수 일이 소요된다. 또 실험실로 옮기지 않고 현장에서 바로 검사할 수 있는 기술이 있기는 하지만 세균이나 곰팡이 농도를 파악할 수 있을 뿐 미생물이나 입자 크기가 작은 바이러스를 구별하는 것은 어렵다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 모세관 현상을 이용한 유리 섬유 필터로 일회용 바이러스 포집 및 진단키트를 개발했다. 이번에 개발한 진단 키트는 공기 채집기를 이용해 공기 중 떠다니는 바이러스를 유리섬유로 이뤄진 다공성 패드에 수집, 농축하고 모세관 현상을 이용해 검출 영역으로 이동시킨다. 검출영역으로 이동한 바이러스는 특정 바이러스에만 반응하는 항체가 부착된 적외선 발광 나노입자와 반응하면서 원하는 바이러스를 선택적으로 검출할 수 있다. 또 특정 바이러스 반응 나노입자를 바꾼 장치를 4개 이상 삽입할 수 있기 때문에 여러 종류의 바이러스를 동시에 검출할 수 있다. 이번에 개발한 진단 키트는 임신진단기와 유사한 형태로 별도의 세척이나 분리 없이 하나의 장치를 갖고 10~30분 동안 공기를 포집하고 20분의 분석시간을 가져 현장에서 최대 50분 내에 포집과 분석을 마쳐 부유 바이러스 존재를 확인할 수 있다. 실험을 통해 넓은 공간에 확산된 독감 바이러스를 이번 장치로 포집해 100만배 이상 농도로 농축했고 정밀한 수준으로 검출할 수 있다는 것을 확인했다. 이준석 KIST 박사는 “이번에 개발한 장치는 현쟁에서 포집하고 바로 분석이 가능하기 때문에 코로나19 바이러스처럼 공기 중에 떠다니는 생물학적 위해인자를 현장에서 진단해 실내 공기오염 모니터링 시스템으로도 응용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 에너지공학전공 양지웅 교수와 로봇공학전공 한상윤 교수가 삼성전자 미래기술육성사업이 지원하는 2020년도 하반기 소재기술, ICT 창의과제에 선정됐다. 양 교수는 ‘양자점의 생로병사 비밀규명을 통한 고효율?고안정성 양자점 소재?소자 개발’를 연구주제로 이번 사업에 선정됐다. 연구의 내용은 양자점 나노입자의 생로병사 전 과정에 대한 기초과학적 이해를 통해 고효율, 고안정성의 QLED 디스플레이 기술의 구현을 목표로 하고 있다. 양 교수는 “양자점은 차세대 디스플레이 기술로 많은 주목을 받고 있지만 아직 합성 및 열화과정에 대한 근원적인 이해가 부족하여 자발광 QLED의 효율 및 안정성이 낮은 상태”라며, “이번 과제를 통해 양자점 디스플레이 기술 실용화에 기여하는 연구를 수행하겠다”고 소감을 전했다. 한 교수는 ‘조합 최적화 문제를 위한 온 칩 광학 아이징 머신’을 연구주제로 이번 사업에 선정됐다. 빛이 흐르는 반도체를 이용해 양자영역에서 동작하는 인공신경망을 구현하여, 슈퍼컴퓨터로도 풀지 못했던 최적화 이론의 난제들을 실시간으로 푸는 초소형 칩을 개발하는 것이 연구의 목표다. 한 교수는 “해당 칩이 개발되면, 신약개발, 자율주행, 소셜네트워크, 암호화폐 등에 관련된 난제들을 시공간의 제약 없이 풀 수 있는 길이 열려 실생활에 눈에 띄는 파급효과가 생긴다.”며 “이번 과제를 통해 인류의 삶에 긍정적인 변화를 가져오고 싶다”고 밝혔다. 삼성미래기술육성사업은 삼성전자가 2013년 1조 5000억원을 출연해 우리나라 미래 과학기술분야 연구를 10년 간 지원하는 사회공헌 사업이다. DGIST 양지웅 교수와 한상윤 교수를 포함한 올 하반기 2차 선정과제는 기초과학 15개, 소재기술 7개 , ICT창의과제 분야 9개 등 총 31개 연구과제로 연구비 396억 3000만원이 지원된다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 친환경 청정에너지로 활용할 수 있는 수소를 빠르고 높은 효율로 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 카이스트 신소재공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 공동연구팀은 수소를 더 효과적으로 생산해 낼 수 있는 성냥개비 탑 모양의 촉매기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 수소 에너지 사용이 활성화되기 위해서는 저렴하게 수소를 생산할 수 있어야 한다. 순도 높은 수소 생산을 위해서 태양전지나 잉여 전기에너지를 이용해 물을 전기 분해 하는 고분자 전해질막 수전해 기술이 가장 주목받고 있다. 문제는 물 분해로 수소를 만들어 내기 위해서는 고가의 이리듐(Ir) 촉매를 사용해야 한다는 점이다. 이에 연구팀은 비싼 이리듐 사용을 줄이고 효율을 높이기 위한 촉매 개발에 나섰다. 연구팀은 3차원 프린팅과 비슷한 원리인 ‘초미세 전사프린팅 적층 기술’을 활용해 성냥개비 탑 모양의 3차원 이리듐 촉매 구조를 인쇄 방식으로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용되는 이리듐 나노입자 촉매는 무작위 형태와 배열을 갖고 있지만 이번에 개발한 3차원 촉매는 규칙적 구조를 갖고 있고 촉매 표면에 만들어진 기체 거품이 효과적으로 빠져나올 수 있다는 장점이 있다. 또 성냥개비 탑 형상의 3차원 촉매를 사용하면 훨씬 적은 양의 이리듐을 사용하고도 전기분해 효율을 높일 수 있다는 점이 확인됐다. 실제로 기존과 똑같은 양의 이리듐 촉매에서보다 20배 이상 효율이 높은 것으로 나타났다. 정연식 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 귀금속 촉매 비용을 절감하고도 성능을 높일 수 있어 상업적으로도 활용할 수 있게 해줄 것”이라며 “이번에 개발한 3차원 적층 프린팅 방식의 촉매 기술을 활용하면 이산화탄소 전환, 배기가스 감축 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“후보 거론된 것 자체가 좋은 지표노벨상 근접한 과학자들 많이 생겨난치병 치료 기술 개발하는 게 목표” 올해 노벨 화학상의 유력 후보로 꼽혔으나 안타깝게 수상하지 못한 현택환(56) 서울대 석좌교수 겸 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 단장은 7일 서울대에서 취재진과 만나 “올해는 수상이 어려울 거라고 예상했다. 오늘 강의를 시작하기 전에 학생들에게 방탄소년단(BTS)의 ‘Not Today’를 틀어줬다”며 담담히 소회를 밝혔다. 현 교수는 “노벨상 후보로 거론된 것 자체가 우리나라 과학자가 노벨상급 반열에 들어갔다는 좋은 지표라고 생각한다. 우리나라 과학기술이 그만큼 수준이 올라갔다고 말씀드리고 싶다”고 말했다. 앞서 지난달 정보분석업체 ‘클래리베이트 애널리틱스’는 국내 과학자 가운데 유일하게 현 교수를 노벨 화학상 수상 유력 후보로 점찍었다. 하지만 노벨 화학상은 프랑스의 에마뉘엘 샤르팡티에와 미국의 제니퍼 A. 다우드나에게 돌아갔다. 현 교수는 “대한민국에서 저를 포함해 노벨상에 근접한 과학자들이 많이 생겼다. 해외 주요 연구기관들이 설립된 지 100년이 더 넘은 점을 고려하면 우리나라 기초과학 연구지원 역사 30년 만에 위상이 올라간 점에 자부심을 느낀다”고 했다. 그는 정부에 감사하다는 뜻도 전했다. 현 교수는 “23년간 서울대 교수, 8년간 IBS 단장으로 일하면서 정부의 적극적인 연구비 지원을 받지 못했더라면 지금의 저는 없었다. 여러 지원 덕에 나노입자 분야에서 세계 최고의 반열에 들 수 있었다”고 밝혔다. 그러면서 “과학자의 창의성은 자유로운 연구 기회에서 나온다”며 젊은 과학자들을 조기에 발굴하고 이들에 대한 지원을 아끼지 않아야 한다고 강조했다. 올해 수상하지는 못 했지만 미래의 노벨 화학상 후보로 꼽히고 있는 현 교수는 포부도 밝혔다. 그는 “올해로 연구 23년째인데 이번에 노벨상 후보로 선정된 2개 논문은 나노입자 디자인·합성 등을 다룬 초창기 논문”이라며 “향후 10년 동안은 나노기술을 활용해 난치병을 치료하는 기술을 개발하는 게 제가 가진 큰 꿈”이라고 했다.최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

노벨화학상 후보인 현택환 서울대 화학생물공학부 석좌교수 겸 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단장이 7일 오전 관악구 서울대 연구실에서 업무를 보고 있다. 2020.10.7 뉴스1

2020년 노벨상 수상자 발표가 오는 5일(현지시간)부터 12일까지 스웨덴 스톡홀름과 솔나, 노르웨이 오슬로 등지에서 진행된다. 노벨위원회에 따르면, 순차적으로 생리의학상(5일 오후 6시30분), 물리학상(6일 오후 6시45분), 화학상(7일 오후 6시45분), 문학상(8일 오후 8시), 평화상(9일 오후 6시), 경제학상(12일 오후 6시45분) 등 총 6개 부문에서 수상자가 발표될 예정이다. 올해 한국에서는 화학상에 가장 관심이 높다. 서울대 석좌교수이자 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 단장인 현택환 단장(56)이 예상 수상자 명단에 올라 있기 때문이다. 노벨평화상 후보로는 오는 11월 3일 미국 대통령선거에서 승부를 펼칠 예정인 도널드 트럼프 미국 대통령과 조 바이든 민주당 대선후보가 모두 추천을 받고 있다. 블라디미르 푸틴 러시아 대통령과 그의 정적 알렉세이 나발니 전 러시아진보당 대표도 평화상 후보다. 노벨문학상의 경우, 올해는 프랑스령 과들루프 출생 마리즈 콩데(83)가 유력하다. 그 외에도 류드밀라 울리츠카야, 무라카미 하루키, 마거릿 애트우드, 응구기 와 시옹오, 앤 카슨, 하비에르 마리아스, 고은 시인, 옌롄커, 아니 애르노, 찬쉐, 코맥 매카시, 돈 드릴로, 마릴린 로빈슨, 자마이카 킨카이드, 위화 등이 물망에 올라 있다. 생리의학상은 암 백신 공동 연구자인 일본 나카무라 유스케 박사가 유력하다. 또한 파멜라 비요르크맨 캘리포니아 공과대학 교수, 잭 스트로밍거 하바드대 교수 등도 거론되고 있다. 물리학상은 미 해군연구소 물리학자들인 토마스 캐롤과 루이스 페코라 박사, 홍제다이 미국 스탠포드 대학교 교수, 알렉스 제틀 미국 버클리대 교수, 카를로스 프랭크 영국 전산 우주론 연구소(ICC) 소장, 훌리오 나바로 캐나다 빅토리아대 교수, 사이먼 화이트 독일 막스플랑크 천체물리학 연구소 전 연구소장 등이 꼽힌다. 노벨상 경제학상 후보자 명단은 아직 발표되지 않았다. 매년 스웨덴 스톡홀름에서 열리던 노벨상 시상식이 올해는 코로나19로 인해 취소됐다. 시상식은 온라인으로 대체될 전망이다. 노르웨이 오슬로에서 별도로 열리는 노벨평화상 시상식은 규모를 줄여 별도로 개최한다. 임효진 기자 3a5a7a6a@seoul.co.kr

아침, 저녁 선선한 날씨가 시작되면서 방역당국의 남모를 걱정도 커지고 있다. 다름 아닌 코로나19와 계절성 독감이 동시에 유행하는 ‘트윈데믹’(twindemic)의 가능성 때문이다. 지난 주부터는 노약자들을 대상으로 무료 계절성 독감 예방접종이 시작됐다. 타미플루 같은 독감 치료제가 있기는 하지만 많은 전문가들이 트윈데믹 가능성에 대한 우려를 표하면서 올해는 모든 사람이 독감 예방접종을 받아야한다고 조언하고 있다. 문제는 최근 타미플루 같은 치료제가 듣지 않는 다제성 내성 독감 바이러스까지 발견되고 있는 상황이다. 다제성 내성 독감 바이러스에 걸렸을 때는 바이러스의 특성을 빨리 파악하는 것이 중요하다. 국내 연구진이 다제 내성 바이러스를 빠르게 찾아내는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 연구팀은 타미플루, 리렌자 같은 항바이러스제로도 치료되지 않는 약물 내성 바이러스와 빠르게 결합하는 항체를 찾고 이를 활용해 다제 내성 바이러스를 빠르게 검출할 수 있는 신속진단키트를 개발했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 항바이러스제 사용이 많아지면서 다제 내성 바이러스가 나타나고 있다. 특히 바이러스 표면에 있는 단백질의 아미노산 2개가 변이된 돌연변이 다제 내성 바이러스가 대표적이다. 타미플루나 리렌자는 독감 바이러스의 효소 기능을 차단해 바이러스 증식을 억제해 치료하는 형태이다. 그런데 독감 바이러스에 뉴라미니데이즈라는 효소에 변이가 발생하면 바이러스 증식을 억제할 수 없어 약효가 떨어지게 되는 것이다. 이 때문에 독감이 유행할 때는 독감에 걸린 환자 중 다제 내성 바이러스 보균자를 신속하게 분류해 적절한 약물로 치료를 하는 것이 필요하다.연구팀은 다제 내성 바이러스 표면에 변형된 뉴라미니데이즈와 특이적으로 결합하는 항체를 선별했다. 연구팀은 금 나노입자 표면에 발견한 특이항체를 결합시키고 다제 내성 바이러스와 만나면 금나노입자 색이 변해 육안으로 확인할 수 있는 종이기반 신속진단키트를 개발했다. 이번 신속진단키트는 일반적인 독감 바이러스 진단키트나 임신테스트기처럼 소량의 콧물을 키트에 묻히면 별도의 분석장비 없이 20분 이내에 다제 내성 바이러스 감염여부를 확인할 수 있다. 이번에 찾아낸 항체는 다제 내성 바이러스 항원과 100배 이상 높은 결합력을 갖고 있어 다제 내성 바이러스를 치료할 수 있는 적절한 약물을 빠르게 찾을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 연구를 주도한 정주연 생명연구원 박사는 “이번 연구결과는 기존 유전자 검사에 의존한 항바이러스제 내성 바이러스 진단법보다 다제 내성 바이러스 감염을 신속하고 간단하게 진단할 수 있게 해 다양한 검출 시스템에도 활용이 가능하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 여름은 이례적으로 긴 장마와 장마가 끝나자마자 강력한 태풍 3개가 한반도를 잇따라 내습했다. 원인에 대해서는 여러 분석이 있지만 지구온난화로 인한 기후변화가 주요 요인 중 하나라는 지적이 있다. 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 물질로 산업적으로 유용한 물질로 전환시킬 수 있는 방법을 찾아 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST), 포스텍, 미국 펜실베니아대 공동 연구팀은 지구온난화를 촉진시키는 주범으로 지목받고 있는 온실가스인 메탄, 이산화탄소를 수소와 일산화탄소처럼 유용한 물질로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 기존에도 온실가스를 이용해 친환경 에너지원으로 쓰이는 수소나 산업용으로 다양하게 활용되는 일산화탄소를 만드는 메탄건식 개질반응이라는 방법이 있었다. 주로 니켈을 활용한 촉매가 사용됐는데 오래 사용할 경우 성능이 떨어지고 수명이 짧다는 단점이 있었다. 이에 연구팀은 니켈 금속 복합체 촉매 표면에 철 나노입자를 얇게 입히는 비교적 간단한 방식으로 새로운 촉매를 만들었다. 연구팀은 철 박막을 20회 반복해 입혔을 때 수소 전환효율이 가장 높은 것으로 확인했다. 이번에 개발한 촉매 기술을 활용하면 기존 촉매보다 이산화탄소나 메탄을 수소에너지로 전환하는 변환효율이 2배 이상 우수하다는 점도 확인했다. 김건태 UNIST 에너지화학공학과 교수는 “이번 기술은 메탄 가스 전환 뿐만 아니라 고체산화물 연료전지, 저온 전기화학 반응 등 대부분 에너지 변환 기술 분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세계 최초 ‘염료감응 베타전지’ 개발방사성 동위원소 이용 차세대 전지우주·바닷속·의료 분야서 적용 기대충전 없이 반영구적으로 사용 가능한 ‘염료감응 베타전지’가 세계 최초로 개발됐다. 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 인수일 교수 연구팀은 15일 “베타선에 염료가 반응하는 원리를 응용해 값싸고 안전하면서 반영구적인 베타전지를 개발했다”고 밝혔다. 인 교수는 “베타전지를 연구하고 개발하는 나라는 많으나 값싼 염료를 이용한 개발은 처음”이라고 말했다. 미국과 러시아 등을 중심으로 베타전지 연구에 각축을 벌이지만 소재가 비싸고 복잡한 제작 공정으로 인해 대량생산에 어려움을 겪고 있다는 것이다. 인 교수는 “앞으로 베타전지가 우주나 깊은 바닷속과 같은 극한 환경이나 의료 분야에 차세대 전원으로 활용될 것으로 기대된다”고 전망했다. 그는 베타전지에 대해 하나씩 설명했다. 베타전지는 방사성 동위원소를 원료로 이용하는 차세대 전지 중 하나다. 방사성 동위원소에서 방출된 베타선이 방사선흡수체인 반도체에 충돌하면서 전기가 생산되는 원리다. 베타선은 인체 유해성과 투과도가 낮고 외부 동력원 없이 자체 전력 생산이 가능하다. 수명은 방사성 동위원소의 반감기와 비례하기 때문에 길다. 이번 연구 결과의 핵심은 기존의 베타전지에서 방사선흡수체로 사용된 값비싼 반도체 물질을 루테늄 계열의 ‘N719’ 염료로 대체한 것이다. 루테늄은 전이금속으로 백금족 금속의 하나다. 인 교수 팀은 또 베타선을 방출하는 동위원소인 ‘탄소-14’를 적용해 기존 베타전지가 가진 복잡한 구조를 단순화했다. 이와 함께 ‘탄소-14’를 나노입자로 만들어 에너지 밀도를 높였다. 인 교수 연구팀은 후속 연구로 베타전지 효율을 실용화 수준까지 끌어올릴 계획이다. 인 교수는 “이번 연구는 기존 방식과는 달리 값싼 염료를 적용해 새로운 베타전지 개발에 성공했다는 데 큰 의의가 있다”면서 “풀어야 할 숙제가 많지만 안전하고 저렴한 염료감응 베타전지 개발에 노력하겠다”고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 방사선기술개발사업으로 진행됐으며, 지난 4일 화학 분야의 저명한 국제학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션스’ 표지 논문으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 체내 면역세포를 활성화시켜 암세포만 정밀타격해 제거할 수 있는 새로운 면역치료법을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 연구팀은 다양한 암의 종류에서 체내 면역세포를 효과적으로 활성화시킬 수 있는 나노입자 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 암이 발생했을 때 치료법으로 지금까지는 주로 외과수술과 화학 항암요법, 방사선 요법 등이 사용되고 있다. 최근 들어 체내 면역세포를 활성화시켜 암세포를 제거하는 면역 항암치료법이 주목받으면서 이와 관련한 연구가 활발하다. 면역 항암치료법이 기존 암치료법들에 비해 부작용이 적다고는 하지만 암세포는 면역세포를 피하거나 숨기는 회피 능력을 갖고 있어서 일부 암 환자에게만 효과가 있다는 한계가 있다. 연구팀은 세포에서 방출하는 나노 크기 입자인 ‘엑소좀’을 이용해 항암면역 나노입자를 개발했다. 이 나노입자는 암세포에만 선택적으로 결합되면서 암세포라는 것을 알려주는 표적 신호를 보내게 되고 이 표적신호 때문에 노출된 암세포는 면역세포를 회피해 숨지 못해 결국 제거된다. 특히 이번에 개발된 엑소좀은 종양 환경이 산성일 때 암세포 표면에 표적 신호 단백질을 활성화키고 암이 원래 갖고 있는 면역 회피능력을 무력화시킨다. 특히 일부 암에만 적용되는 것이 아니라 유방암, 대장암, 림프종 등 다양한 암에서 뛰어난 항암면역을 일으켜 암을 제거하는 것이 확인됐다. 또 기존 면역항암제를 함께 투여할 경우 암에 대한 기억 면역을 유도해 암의 재발까지 막을 수 있다는 것도 확인됐다. 김인산 KIST 박사는 “이번 연구결과는 체내 면역세포에 대한 암세포의 신호 강화를 유도함으로써 기존 항암 면역치료법이 갖고 있는 한계를 극복할 수 있게 해줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학기술과 의학이 발달하면서 많은 질병을 정복하고 있지만 암이나 알츠하이머 치매는 여전히 넘지 못한 산이 되고 있다. 이런 가운데 국내 과학자들이 인체 면역기능을 활성화시켜 암을 예방하고 치료할 수 있는 기술을 개발해 암 정복에 한 걸음 더 다가서게 됐다는 평가를 받으며 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과 연구진은 면역치료를 최적화함으로써 효과적인 암 예방과 치료를 가능케 한 새로운 개념의 항암 나노백신을 개발했다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미’에 실렸다. 과학의 발달로 암이 예전처럼 불치병은 아니지만 여전히 완전정복의 단계에는 이르지 못했다. 암이 발생했을 때 외과수술과 화학적 항암치료와 방사선 치료가 가장 많이 활용되고 있다. 그렇지만 최근에는 환자 맞춤형 암치료 기술이나 인체 면역기능을 활성화시키는 면역치료법도 등장해 일부 암에서는 활용되고 있다. 　특히 인체 면역기능을 활성화시키는 항암 백신은 암을 일으키는 항원에 대해서만 면역반응을 일으켜 치료하고 예방할 수 있다는 장점에도 불구하고 면역회피 기능이 유도돼 백신에 대한 저항성이 발생할 가능성이 높다는 한계점도 분명히 있다. 최근 면역 항암치료제로 주목받고 있는 면역관용 억제제 같은 경우도 면역억제를 막아 항암효과를 유도할 수 있지만 면역반응이 존재하지 않는 암에 대해서는 효과가 거의 없는 것으로 알려져있다. 연구팀은 이런 문제점을 극복하기 위해 항암백신과 면역관용억제제를 동시에 사용해 치료효과를 극대화할 수 있는 방법을 찾았다. 연구팀은 항암백신 효과를 높이기 위해 면역 반응을 유도하는 종양펩타이드 항원과 면역보조제를 동시에 전달할 수 있는 나노입자기반 항암백신을 개발했다. 이를 통해 선천적 면역기능과는 다른 면역T세포를 기반으로 하는 특이적 면역 반응을 유도하는데 성공했다. 연구팀은 실제로 종양을 유발시킨 동물을 이용해 암 치료 및 예방 실험에도 성공했다.이와 함께 면역관용억제제와 이번에 개발한 항암나노백신의 투여 순서에 따라 치료 효능이 달라진다는 사실도 밝혀냈다. 나노백신과 면역관용억제제의 사용 시기를 조절해 투여할 경우 종양이 커지는 것은 물론 재발까지 억제할 수 있다는 설명이다. 전상용 카이스트 교수는 “이번 연구는 기존 항암백신과 면역관용억제제에서 나타나는 한계를 극복할 수 있는 새로운 약물과 치료법을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “다양한 항암 면역치료법에 적용해 치료효과를 극대화시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당뇨환자들은 매일 혈당 수치를 확인하기 위해 손가락 끝을 바늘로 찔러 혈액을 채취한다. 혈액 한 방울이라고는 하지만 바늘이 피부를 뚫고 들어가는 통증을 매일 겪는 불편함이 있다. 국내 연구진이 혈액 대신 눈물로 간단히 혈당 검사를 할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 정의헌 광주과학기술원(GIST) 의공학과 교수와 이동윤 한양대 생명공학과 교수 공동연구팀은 포도당 농도에 따라 색깔이 달라지는 나노입자를 이용한 혈당 검사 콘택트렌즈 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실렸다. 현재 당뇨환자들이 사용하는 혈당측정기는 손가락 끝에서 혈액 한 방울로 혈당을 검사하는 방식인데 주사기로 혈액을 뽑는 방법보다 단순하고 간편해졌지만 여전히 바늘을 사용하기 때문에 통증과 바늘에 대한 거부감으로 당뇨 관리가 쉽지 않다는 문제가 있다. 연구팀은 눈물 속 포도당과 혈액 속 포도당 농도는 매우 밀접한 관계가 있다는데 착안했다. 연구팀은 포도당 농도에 따라 가시광선 내 반사광이 달라지는 나노입자와 포도당 산화효소를 이용해 콘택트렌즈를 만들었다. 연구팀은 다양한 농도의 포도당 용액을 만들어 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색깔 변화를 분석함으로써 눈물 내 포도당 농도 예측 모델을 만들었다. 연구팀은 당뇨를 유발시킨 생쥐로 이번에 개발한 당뇨 측정 콘택트렌즈를 실험했다. 그 결과 혈액을 채취하지 않고 당뇨 측정 콘택트렌즈만으로도 혈당을 정확하게 예측할 수 있다는 것을 확인했다. 정의헌 GIST 교수는 “이번 연구결과는 주사바늘로 피부를 뚫는 침습적 방법 대신 광학기술로 눈물 속 포도당 농도를 측정해 혈당을 비교적 정확하게 예측함으로써 환자의 불편함을 줄일 수 있게 됐다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST는 뉴바이올로지전공 문대원 석좌교수, 에너지공학전공 인수일 교수 공동연구팀이 산화금속 나노입자를 접합시킨 항체를 이미지화시켜 마이크로미터 이하의 공간 분해능으로 단백질을 관찰하는 ‘다중 단백질 질량분석 바이오 이미징 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다. 바이오 이미징 기술은 세포에서 일어나는 현상을 영상으로 볼 수 있게 만드는 기술이다. 질병의 조기 진단이나 신약개발 등에 필요한 핵심 기술로써 생명공학, 물리, 화학, 기계 전자와 같은 여러 분야의 융합이 필수적이다. 현재 주로 사용되는 바이오 이미징 기술은 형광 물질을 단백질에 입혀서 관찰하는 방법인데, 광학 기술의 한계 때문에 동시에 관찰 가능한 단백질은 3~4가지 정도로 분석의 한계가 있었다. 이에 DGIST 연구팀은 SIMS 분석법(Secondary Ion Mass Spectrometry, 2차 이온 질량 분석법)을 적용해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 관찰하는데 성공했다. SIMS 분석법은 가속 이온을 이용해 주로 반도체 제조를 위한 극미량의 불순물 분석에 활용되는 기술인데, 최근에는 바이오 이미징 기술에 적용하려는 연구가 활발하다. 하지만 가속 이온의 파괴적인 특성 때문에 지질 분자 이미징 정도만 가능했고, 단백질 이미징은 불가능해 SIMS 분석법을 통한 바이오 이미징 연구가 제한적이었다. 연구팀은 SIMS 분석법이 수십 종의 산화금속을 분석하고 이미징 할 수 있다는 데 착안했다. SIMS 분석 시 감도가 매우 높은 수십 나노미터(nm) 크기의 산화금속 나노입자를 항체에 접합시킨 후, 이 항체를 단백질(항원)과 결합시켰다. 그런 다음 SIMS 분석을 통해 단백질에 결합된 산화금속 나노입자를 300 나노미터 분해능으로 이미징 해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 동시에 볼 수 있게 했다. 연구팀은 실제 알츠하이머 모델 실험쥐의 해마 조직에 적용해 보았고, 알츠하이머 병에 관여하는 것으로 보고된 7종의 단백질 이미지를 동시 관찰할 수 있었다. 또한 알츠하이머 병이 진전되면서 여러 단백질들의 분포가 어떻게 변화하는지 규명했다. DGIST 문대원 석좌교수는 “이번에 개발한 기술을 통해 기존 형광 분광 이미징 기술보다 이미지화 할 수 있는 단백질 분자의 수를 증가시켰으며, 금속 산화물 나노입자의 높은 SIMS 감도를 활용해 시료 손상을 최소화해 세포막에서의 단백질 상호 작용 관찰을 가능하게 했다”며 “여러 단백질이 관여하는 복잡한 질병 기전 연구에 기여할 새로운 바이오 이미징 기술이 될 것이다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제과학저널 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 지난 15일자 표지논문으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 산성환경에서만 커지는 나노물질을 개발해 암세포만 선택적으로 터트려 없애는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 표면에 전하를 띄는 리간드가 결합된 금속 나노입자를 이용해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 여러 형태의 암치료법이 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 외과수술과 화학적 요법이다. 화학 항암요법은 암세포만이 아니라 정상세포도 동시에 공격하는 부작용이 있다. 연구팀은 암세포에서만 커지는 나노입자를 이용해 암세포만 공격하는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 나노입자는 세포 소기관인 리소좀 내부로 침투할 수 있도록 설계됐으며 암세포에서만 커지도록 해 세포를 죽이도록 했다.연구팀은 암세포 주변 환경이 산성이라는 점에 착안해 암세포 속 리소좀으로 흡수된 다음 리소좀을 파괴하고 세포 사멸까지 이어지도록 한 것이다. 암세포는 산성을 띠어 나노입자가 잘 뭉치는데다가 기능이 비정상이라 크게 자란 나노입자를 밖으로 배출하기 힘들어 사멸하게 된다. 연구팀은 금나노입자 표면에 각각 양전자와 음전하를 띠는 꼬리모양 물질인 리간드를 8대 2의 비율로 붙였다. 연구팀은 정상세포와 암세포를 대상으로 세포실험을 실시해 ‘암시야 현미경’으로 관찰한 결과 암세포만 선택적으로 사멸시키는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 바르토슈 그쥐보프스키 UNIST 교수는 “이번 연구는 암세포가 고장난 정상세포라는 특성을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있었다는데 의미가 있다”라며 “동물실험을 진행해 항암치료제로 가능성을 추가로 연구할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전남대학교가 방사선을 이용하지 않고 몸 속 깊숙한 곳의 장기들을 진찰할 수 있는 ‘광음향 융합영상 진단법’을 개발했다. 10일 전남대에 따르면 핵의학교실 이창호 교수와 고분자융합소재공학부 김형우 교수가 공동연구로 장파장 빛(1064㎚)에 대한 강한 흡수도를 가진 니켈 기반의 나노입자 조영제를 이용해 심부조직의 고해상도 영상화가 가능한 광음향 융합영상기술을 개발했다. 광음향 영상은 빛을 인체에 쏘이면 인체조직이 순간적으로 열팽창을 하면서 음파(광음향) 신호를 발생시키는데, 이를 초음파 센서로 감지해 영상화한 것이다. 공동연구팀은 빛의 파장이 길어질수록 생체투과도가 높되 세포손상은 적다는 점에 착안, 장파장레이저의 사용과 이를 흡수할 수 있는 조영제 개발에 나서 이같은 성과를 거뒀다. 이 기술은 생체 적합성 검증을 거쳤고, 쥐의 림프노드, 위장관, 방광에 나노입자를 주입해 최대 3.4㎝ 깊이에서 광음향 영상을 얻어내는 실증까지 마쳤다. 기존 기술들은 대개 단파장 레이저를 사용해 피부 아래 수㎜의 연부조직만 관찰할 수 있고, 광음향 조영제 또한 단파장 빛(650~900㎚)을 인체 깊숙이 전달하지 못하는 한계를 지녀왔다. 연구팀은 “이 기술은 방사성물질을 필요로 하는 CT 등과 달리 피폭의 위험을 피하면서 비침습적으로 몸 속 깊숙한 곳의 장기와 질병을 관찰하고, 시각화할 수 있다”며 “1064㎚ 파장의 레이저도 비교적 가격이 저렴하고 일반 상용 초음파장비와 함께 사용할 수 있기 때문에 이른 시일 안에 임상적용이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 한국연구재단 파이오니어사업의 지원을 받아 수행된 이 연구에는 김철홍 교수(포항공대)도 동참했다. 연구성과는 분자영상 진단·치료법 분야 국제학술지인 ‘테라노스틱스(Theranostics, 영향력지수 8.063)’에 올해 3월호에 게재되고, 후면 표지논문으로 선정됐다. 광주 최치봉 기자 cbchoi@seoul.co.kr

맛있는 빵과 맥주, 와인을 만들기 위해서는 빵을 풍선처럼 부풀리고 맥주와 와인을 발효시키는 과정이 필요하다. 이를 위해 반드시 필요한 것이 바로 미생물인 ‘효모’. 국내 연구진이 맥주나 빵, 포도주를 만들고 난 뒤 버려지는 효모를 이용해 미래 청정에너지 수소를 쉽게 만들어 내는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 김광수(국가과학자) 교수팀은 버려진 폐효모에 나노물질을 씌워 물을 수소와 산소로 전기분해할 수 있는 저렴한 촉매물질을 합성하는데 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’ 최신호(7일자)에 실렸다. 현재 가장 깨끗한 에너지 공급원으로 주목받고 있는 수소는 물을 전기분해해 얻는다. 문제는 물 분자 속 수소와 산소는 아주 강하게 결합해 있기 때문에 이를 끊기 위해서는 플레티넘으로 더 잘 알려져 있는 백금(Pt)이나 이리듐 같은 촉매를 이용해야 한다. 문제는 이들 촉매 원료는 가격이 비싸고 반복적으로 사용하기 어렵다는 것이다.연구팀은 생명체인 효모는 빵이나 알콜 음료를 만든 뒤에도 전기 전도도를 높일 수 있는 탄소, 인, 황, 질소 같은 물질이 풍부하고 다른 물질을 붙잡을 수 있는 작용기가 여전히 남아있어 금속입자를 고정시키는 등 촉매의 역할을 할 수 있을 것이라는데 주목했다. 연구팀은 효모에 루테늄 금속 나노입자와 루테늄 단원자를 입혀 수소를 만드는 음극용 촉매를 만들었고 효모에 자철광을 입혀 산소를 만드는 양극용 촉매를 만들었다. 특히 수소를 만드는 음극 촉매는 기존 백금촉매보다 더 뛰어난 성능을 보였다. 연구팀은 효모 촉매를 이용해 물의 전기분해를 실시했는데 건전지 수준의 에너지만으로도 충분하다는 것을 확인했다. 더군다나 전기에너지 공급 없이 태양광을 비춰주는 것만으로도 물을 산소와 수소로 분해하는 것이 가능하다고 연구팀은 설명했다.김광수 교수는 “이번 연구는 친환경적이고 저렴한 폐효모를 이용해 바이오매스의 새로운 활용법을 제시했을 뿐만 아니라 이를 활용해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘금스크’로 불릴 정도로 마스크의 몸값이 치솟으면서 여러번 재사용할 수 있다는 나노 필터 마스크가 언제 상용화될지 관심이 쏠린다. 나노 필터 마스크는 최근 한국과학기술원(카이스트) 김일두 교수팀이 20번 이상 빨아써도 성능이 유지되는 마스크를 개발했다는 보도가 나오면서 화제가 됐다. 이 마스크는 세탁해도 KF80수준의 차단 성능이 유지되는 것으로 알려졌다. 하지만 아직 식약처 허가를 받진 않았다. 식품의약품안전처 김상봉 바이오생약국장은 20일 정례브리핑에서 안전성이 입증돼야 상용화가 가능할 것으로 판단했다. 업체로부터 허가 신청은 들어오지 않았다. 김 국장은 “나노필터 마스크가 상용화되려면 넘어야 할 이슈가 두 가지 있다”며 “먼저 생산과정에서 사용된 유기용매, 나노 입자(나노파티클) 박리 등 안전성 문제를 해결해야 한다”고 말했다. 그는 “마스크의 나노 입자가 떨어져 호흡기로 들어갈 수 있고, 유기용매가 마스크에 남아있을 수도 있다”며 “생산업체와 개발업체가 이 두 가지 이슈를 해결해야 상용화가 가능할 것이다. 정부도 그 시점을 알기 어렵다”고 설명했다. 최근 식약처는 나노필터 마스크의 상용화 가능성을 알아보고자 해당 분야 전문가, 기업 관계자 등과 만난 것으로 알려졌다. 마스크 대리 구매 대상을 임신부 등으로 확대하는 문제에 대해선 논의가 상당부분 진척됐다. 김 국장은 “임신부도 마스크 대리 구매가 가능하도록 하는 의제는 논의가 많이 진척됐다”면서 “다만 10세 이상의 어린이도 마스크를 대리구매할 수 있도록 하는 문제는 검토하고 있지 않다”고 밝혔다. 그는 “기본적으로 대리 구매는 공평의 가치를 훼손하지 않는 범위 내에서 해야 한다”며 “국민들이 얼마나 불편을 느끼시는지 계속 살피며 관리해 나가겠다”고 밝혔다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

국내 연구진이 전자파 차단 신소재를 5G 통신 소자에 활용할 수 있는 방법을 찾아내 화제가 되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터, 카이스트 신소재공학과, 미국 드렉셀대 재료공학과 공동연구팀이 전자파 차단 신소재 ‘맥신’을 나노미터 두께의 초박막 필름으로 만들어 5G 통신은 물론 다양한 모바일 전자기기에 직접 응용할 수 있는 길을 열었다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 표지논문으로 실렸다. KIST 물질구조제어연구센터 연구진이 2016년 개발한 맥신은 금속과 같은 수준의 전기전도도를 갖고 기존 금속 전자파 차폐 소재보다 가볍고 가공이 쉬운 2차원 나노 신소재이다. 맥신은 소재 자체의 성능은 우수하지만 실제로 활용할 수 있는 방법이나 기술이 개발되지는 않았다. 이에 연구팀은 맥신 나노입자를 녹인 용액에 에틸아세테이트라는 휘발성 용액을 첨가하는 비교적 간단한 방법을 개발했다. 이 방식을 적용하면 증발속도 차이에 따라 레일리-베나르 대류와 마랑고니 효과에 의해 스스로 결합하는 자가조립 현상이 발생해 원자 수준 두께를 균일하게 갖는 초박막 맥신 필름이 만들어지게 된다.이번에 개발한 자가조립 기술은 기존 방법으로는 만들 수 없었던 원자단위 두께 균일도를 갖는 대면적 필름을 손쉽게 제작할 수 있다는 장점이 있다. 맥신 필름을 55나노미터(㎚) 두께로 쌓아올리면 전자파를 99% 이상 차단이 가능한 것으로 확인됐다. 구종민 KIST 물질구조제어연구센터 센터장은 “이번 기술은 최고 수준의 전자파 차단 소재를 자가조립 기술로 대면적 박막필름으로 만들고 실질적 응용이 가능케 만들었다는데 의미가 크다”라며 “맥신 박막필름은 5G 통신, 웨어러블 유연전자 기기 등에 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수명·안전성 높이고 크기는 절반 축소 전기차 한 번 충전 시 800㎞ 주행 가능삼성전자가 차세대 배터리로 각광받고 있는 ‘전(全)고체전지’의 수명은 높이면서 크기는 반으로 줄이는 원천 기술을 세계적인 학술지 네이처 에너지에 공개했다고 10일 밝혔다. 삼성전자 종합기술원이 주도한 이번 연구로 전기자동차 주행거리가 획기적으로 늘어날 것으로 기대된다. 배터리를 한 번 충전하면 800㎞를 주행할 수 있고 1000회 이상 재충전할 수 있다는 게 회사 측 설명이다. 전고체전지는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 전지다. 기존 리튬이온전지보다 대용량을 구현할 수 있고 안전성을 높인 것이 특징이다. 일반적으로 전고체전지 배터리 음극 소재로 사용되는 ‘리튬 금속’은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트’를 해결해야 하는 문제를 배태하고 있다. 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 적체하며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체인 덴드라이트(수지상결정)가 배터리 분리막을 훼손하기 때문이다. 이런 문제를 막기 위해 연구진은 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의1미터) 두께의 은·탄소 나노입자 복합층을 적용한 ‘석출형 리튬음극 기술’을 세계 최초로 적용했다. 그 결과 전고체전지의 안전성은 강화하면서 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있게 됐다. 리튬이온 전지보다 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있게 된 것이다.연구를 이끈 임동민 삼성전자 종합기술원 마스터(임원급 연구원)는 “이번에 전기차 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술을 개발한 만큼 앞으로도 전고체전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리의 한계를 극복해 나가겠다”고 말했다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

삼성전자가 차세대 배터리로 각광받고 있는 ‘전고체전지’의 수명은 높이면서 크기는 반으로 줄이는 원천 기술을 세계적인 학술지 네이처 에너지에 공개했다고 10일 밝혔다.삼성전자 종합기술원이 주도한 이번 연구로 전기 자동차 주행 거리가 획기적으로 늘어날 것으로 기대된다. 배터리를 한 번 충전하면 800km를 주행할 수 있고 1000회 이상 재충전할 수 있다는 게 회사 측 설명이다. 전고체전지는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 전지다. 기존 리튬이온전지보다 대용량을 구현할 수 있고 안전성을 높인 것이 특징이다. 일반적으로 전고체전지 배터리 음극 소재로 사용되는 ‘리튬 금속’은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트’를 해결해야 하는 문제를 배태하고 있다. 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 적체하며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체인 덴드라이트(수지상결정)가 배터리 분리막을 훼손하기 때문이다.이런 문제를 막기 위해 연구진은 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은·탄소 나노입자 복합층을 적용한 ‘석출형 리튬음극 기술’을 세계 최초로 적용했다. 그 결과 전고체전지의 안전성은 강화하면서 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있게 됐다. 리튬이온 전지보다 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있게 된 것이다. 연구를 이끈 임동민 삼성전자 종합기술원 마스터(임원급 연구원)는 “이번에 전기차 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술을 개발한 만큼 앞으로도 전고체전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리의 한계를 극복해 나가겠다”고 말했다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr