김일두 KAIST 신소재공학과 교수.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 카이스트(KAIST)는 신소재공학과 김일두, 장재범 교수 연구팀이 세포외 기질을 구성하는 여러 단백질 중 원하는 특정 단백질만을 선택해 해당 단백질 구조체를 모방한 금속필름 합성에 성공했다고 16일 밝혔다.

세포외 기질이란 세포 밖에 존재하며 세포의 분화, 성장, 이동에 중요한 역할을 수행할 뿐만 아니라 생체 조직과 기관의 구조적·기계적 특성 유지에 필수적인 생체 구조물이다. 이러한 세포외 기질은 단백질 구조체를 원하는 형태로 변형하거나 최근에는 세포외 기질을 3D 프린팅을 위한 바이오잉크로 사용할 만큼 많은 기술 개발이 진행되고 있다.

연구팀은 지난 2022년 항체(Antibody)를 활용해 최초로 다세포 생물 내부에 있는 특정 단백질 구조체를 모방한 금속 구조체를 합성하는 데 성공했다. 이번 연구에서는 이전 연구를 세포외 기질로 확장해 세포를 지탱하는 구조체를 구성하는 단백질 중 피브로넥틴(fibronectin)을 표적 단백질로 삼아 그물형 금속 필름 제작에 성공했다.

연구팀은 합성한 그물형 금속 필름에 추가적 처리를 통해 금속을 통한 전기 전달이 가능하도록 만들었다. 이를 기반으로 물을 전기 분해해 수소를 생산하거나, 수소와 금속간 화학적 반응을 통해 수소를 검출할 수 있는 센서로 활용할 수 있었다.

이 기술은 다양한 생물의 세포외 기질에도 적용 가능할 것으로 예상된다. 원하는 형태로 복잡한 생체모방 재료 합성과 전기회로 제작에도 응용될 전망이다.

이번 연구성과가 게재된 국제학술지 '어드밴스드 사이언스' 표지.[KAIST 제공]

송창우 KAIST 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 전면 표지 논문으로 선정돼 게재됐다.

송창우 박사과정은 “이번 연구는 기존 개발한 항체 유도 생체 형틀법을 세포외 기질로 확장함으로써 합성된 생체 모방 재료가 더 다양한 분야에 활용 가능하다는 것을 보여줬다”며 “이를 기반으로 조직 수준의 세포외 기질 및 원하는 형태로 변형된 세포외 기질을 이용해 조직 공학과 생체 조직 제조으로 활용 범주를 넓힐 수 있을 것”이라고 말했다.