공동연구진과 함께 앙게반테 케미 논문 게재

유기재료공학과 양성윤 교수와 이정훈 석사과정생이 참여한 국가개발연구에서 효소를 생체외부 환경에서 장시간, 반복적으로 생촉매 반응을 지속할 수 있는 안정된 소재를 개발했다.

한국연구재단은 8월 23일, 양성윤 교수와 광주과학기술원 박지웅 교수 공동연구팀이 장기간 반복 사용이 가능한 효소 나노케이지 필름* 소재를 개발했다고 발표했다. 이번 연구 성과는 화학 분야의 세계적 학술지 앙게반테 케미 (Angewandte Chemie) 8월 11일자에 게재됐다.

효소는 생물체의 몸 안에서 세포가 에너지를 얻고, 번식하고, 병균을 퇴치하는 등 모든 생화학반응에 촉매 역할을 하는 것이 중요한 물질이다. 그러나 효소는 생물체 밖의 환경에서는 쉽게 변질되어 그 촉매활성을 잃기 쉽고, 유기물로서 유체 내에서 다시 수거해서 사용하기가 어려워 그 비용이 많이 드는 단점이 있어서, 이런 문제를 해결할 수 있는 신기술 개발이 요구되어 왔다. 

연구팀은 수 나노미터(백만분의 1mm)인 효소 분자와 크기가 비슷한  구멍이 삼차원의 미로처럼 얽혀 있는 구조를 가진 플라스틱 신소재를 개발하고 이 미로에 효소를 가두어 효소의 활성을 반영구적으로 유지하고 여러 번 반복 사용할 수 있도록 했다. 이 효소 나노케이지 소재는 대면적의 얇은 필름이나 입체적이고 복잡한 모양으로도 가공할 수 있고, 그 미세한 구멍 안에 다양한 종류의 효소들을 집어넣을 수 있다. 

이전부터 생체적합성이 높은 나노기공막 개발 연구를 해온 양성윤 교수와 이정훈 학생은 “생체모방 중에서도 어려운 소재가 생체막으로 기존의 연구는 기질(소재)의 외피에 효소 등 단백질을 붙이거나 단백질을 통째로 기질로 감아 싸놓는 방법을 사용했지만 이런 방법들로는 실제 생체막이 선택적으로 열린 구조로써 막 표면만이 아니라 막내에 효소들이 박혀서 그 역할을 하고 있는 점을 모사하기 어려웠다”며 “막 연구 및 생체재료 연구 융합연구로 이번 성과는 생체활성막 개발에 중요 역할을 할 것”이라고 설명했다.

*효소 나노케이지: 나노미터 크기의 구멍 안에 효소가 갇혀 있는 구조를 가진 소재를 의미하며 구멍 안에서 효소 분자는 구멍으로 들어오는 작은 분자들과의 화학반응에 참여할 수 있지만, 밖으로 빠져 나오지 못하게 되어 있다.