생체 인공근육과 인공장기의 적용 시기가 앞으로 크게 앞당겨질 것으로 전망된다.

교육과학기술부는 이문호 포항가속기연구소장-진경식 박사 연구팀이 한양대 생체인공근육 연구단장 김선정 교수 연구팀과 포항방사광가속기를 이용한 공동연구로 '풀러린-DNA 하이브리드 분자기계'의 구조 및 작동 메커니즘을 규명하는데 성공했다고 15일 발표했다.

앞서 연구팀은 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.

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.

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

연구팀은 “이번 연구는 우리 인체의 DNA 작동 메커니즘을 이용해 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.

이번 연구결과는 세계적인 물리화학 전문지 '저널 오브 피지컬 케미스트리 비(Journal of Physical Chemistry B)' 4월 15일자 표지 논문으로 게재됐다.

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