KAIST, 인공장기 생체 단백질 모방 금속 필름 개발

장재범·김일두 교수팀 "복잡한 생체 모방 재료·전기회로에 활용"

  한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 장재범·김일두 교수 연구팀이 '생체 형틀법'을 이용해 세포외 기질을 구성하는 여러 단백질 중 원하는 특정 단백질만 선택해 해당 단백질 구조체를 모방한 금속 필름을 합성하고 전기 전달 특성을 확인하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

 생체 형틀법은 생체 구조체를 형틀로 삼아 다양한 무기물을 증착 및 성장시킴으로써 생체 모방 재료를 합성하는 것이다.

 이런 생체 형틀법은 생체에 있는 특정 구조체에 사용돼 에너지, 광학, 마이크로로봇, 의료 분야 등에 응용돼 왔다.

 특히 생체 구조체를 사용하고 모방한다는 점에서 인체 내 활용이 쉬워 인공장기나 상처 치유 분야에서 많이 연구된다.

 이를 세포외 기질로 확장해 세포를 지탱하는 구조체를 구성하는 단백질 중 '피브로넥틴'(fibronectin)을 표적 단백질로 삼아 그물형 금속 필름 제작에 성공했다.

 세포외 기질은 세포 밖에 존재하며 세포의 분화, 성장, 이동에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 생체 조직과 기관(organ)의 구조적·기계적 특성 유지에 필수적인 생체 구조물이다.

 연구팀은 그물형 금속 필름에 추가적 처리를 해 전기 전달이 가능하게 만들었다.

 연구팀은 이 기술로 더 큰 규모나 복잡한 생체 모방 재료 합성 및 전기회로 제작도 가능할 것으로 기대했다.

 KAIST 신소재공학과 송창우 박사과정, 안재완 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스'에 지난달 18일 온라인 게재됐고, 전면 표지 논문(Front Cover)으로 선정됐다.


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조영제 없이도 흐르는 혈구 3차원 고속 촬영한다
한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과·KI헬스사이언스연구소 오왕열 교수 연구팀이 세계 최초로 복잡한 3차원 혈관구조 안에서 흐르는 혈구들을 조영제 없이도 고속으로 이미징하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 개발한 기술은 형광 조영제 같은 외부 물질을 전혀 사용하지 않고 넓은 3차원 영역에 복잡하게 분포된 혈관 내 혈구들을 직접 고속으로 이미징(초당 1천450장 이미지)한다. 연구팀은 흐르는 혈구들 특성을 이용해 고안한 영상처리 방법으로 현미경 이미지로부터 흐르는 혈구들만 영상화하는 데 성공했다. 또 공간적으로 상관이 없는 조명을 사용해 스페클 노이즈(반점 잡음)에 의해 혈구가 보이지 않게 되는 것을 막고, 속도가 빠르면서도 각 픽셀이 한 번에 획득할 수 있는 광량이 큰 카메라를 사용해 고속으로 생체 내 깊은 곳에 있는 흐르는 혈구까지 이미징할 수 있게 했다. 오왕열 교수는 "생체 내 미세혈관 안에 흐르는 혈류의 여러 가지 혈류역학 정보는 관련 장기들의 건강과 밀접하게 연결돼 있어, 이의 정확한 측정과 분석은 여러 질병 연구에 매우 중요하다"며 "이번 기술은 정확한 혈류역학 정보를 바로 얻을 수 있어 현장에서 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했