대장균 이용해 60가지 새 나노재료 합성 성공

KAIST 최유진-이상엽 교수팀, 기존 화학공정 대체 가능성 주목

미생물인 대장균을 이용해 다양한 구조의 나노 재료를 안전하고 빠르게 합성하는 효율적인 방법을 국내 연구팀이 개발했다. 독성이 강한 물질(유기용매)과 비싼 촉매를 쓰던 기존 화학 공정을 대체할 수 있을지 기대를 모으고 있다.

최유진 KAIST 생명화학공학과 연구원과 이상엽 특훈교수팀은 금속을 자신의 몸 안에서 처리할 수 있는 특수한 대장균을 만들었다. 그 뒤 다양한 금속 원소를 대장균의 ‘먹이’로 제공해 60가지 새로운 나노 재료를 부산물로 합성하도록 하는 데 성공했다. 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 22일자에 발표됐다.

연구팀은 유전자를 인공적으로 바꿔 필요한 단백질을 생산하게 만든 ‘유전자 재조합’ 대장균을 이용했다. 이 대장균은 금속과 결합할 수 있는 특수한 단백질과 효소를 생산할 수 있다. 원래 이 성질은 중금속을 몸 안에 흡착, 처리하는 ‘폐수 처리 미생물’에게서 발견할 수 있는 특징인데, 연구팀은 이 성질을 나노 물질을 합성하는 데 활용했다.

연구팀은 컴퓨터로 원소의 결합도를 예측하는 기술을 결합시켜, 대장균이 합성할 수 있는 물질을 보다 효율적으로 찾는 방법도 개발했다. 그 결과 100nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)대의 판, 기둥, 입자 모양을 가진 나노 구조 60종을 자유자재로 만드는 데 성공했다. 자석 성질을 띠는 등 기능이 독특한 재료도 만들었다.

연구 총책임자인 이 교수는 “이제까지 화학적, 생물학적으로 합성된 적 없는 나노 재료를 효율적으로 생산했다”며 “에너지, 의료, 환경 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 기대했다.

윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com