[한국대학신문 김정현 기자] 고온, 고압의 유독한 환경에서도 만들지 못하던 나노재료를 대장균에서 만들 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 연구진은 대장균에 주입하는 금속 이온의 종류와 농도를 조절해 다양한 재료를 만들 수 있음을 확인했다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 신성철)은 이상엽 특훈교수(생명화학공학) 연구진이 대장균을 이용한 나노재료 생물학적 합성법을 개발했다고 밝혔다.

나노재료는 100나노미터(nm) 이하 크기의 소재를 말한다. 작은 크기와 특수한 광학적 특성으로 산업 현장 수요가 높지만, 제작 과정에서 환경오염을 유발하고 경제성도 떨어졌다. 기존 합성법은 유독한 유기용매, 고가의 촉매를 활용해야만 했다.

연구진은 다양한 금속이온과 결합하는 단백질 ‘메탈로싸이오닌(Metallothionein)’ 등을 합성하는 효소를 대장균이 만들 수 있도록 유전자를 재조합했다. 대장균 유전자에 효소 유전자를 넣어 특정 조건이 주어지면 효소를 생산하도록 바꾼 것이다.

유전자 재조합 전 원소별 ‘풀베이 다이어그램(pourbaix diagram)’을 분석, 대장균이 합성할 수 있는 화학적 물질의 상태를 파악했다. 실험 결과, 35개 원소로 이뤄진 60가지의 나노재료를 합성하는 데 성공했다.

또 대장균이 위치한 용액의 산성도(pH)를 조절, 합성이 불가능하거나 결정이 만들어지지 않아 쓰이지 못하던 나노재료도 일부 합성하는 데 성공했다.

이상엽 특훈교수는 “생물공학적 방법으로 합성된 60개의 나노재료들은 나노입자, 나노막대, 나노 판상형 등의 모양을 가지며 향후 에너지, 의료, 환경 분야 등 다양한 산업적 응용이 가능하다”고 설명했다.

연구진은 과학기술정보통신부 기후변화대응사업 지원을 받았다. 이 연구진 박사과정 대학원생인 최유진씨가 1저자로, 박태정 중앙대 교수 연구진이 공동으로 참여했다. 연구 결과는 22일 <미국국립과학원회보(PNAS)> 온라인에 게재됐다.