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KAIST, 대장균 이용 나노재료 생물학적 합성법 개발

KAIST(총장 신성철)는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 대장균을 이용해 다양한 나노재료를 생물학적으로 합성하는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

이번 연구는 기존의 물리·화학적 방법으로 합성되지 않았던 새로운 나노재료도 생물학적으로 합성할 수 있다는 가능성을 제시했다는 의미를 갖는다.

이 교수 연구팀과 중앙대 박태정 교수팀이 공동 진행하고 KAIST 최유진 박사과정이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국 국립과학원 회보(PNAS)' 5월 22일자 온라인 판에 게재됐다.

기존 생물학적 나노재료는 주로 고온, 고압의 조건에서 합성되고 유독한 유기용매와 값비싼 촉매를 사용하는 탓에 환경오염과 높은 에너지 소모의 문제가 있었다.

이에 따라 미생물을 활용한 생물공학적 나노재료 합성법에 대한 연구가 진행되고 있지만 현재까지 보고된 합성기술은 다양한 결정질의 나노재료를 만드는 데는 어려움이 있다.

이 교수 연구팀은 유전자 재조합 대장균을 이용해 주기율표 기반의 35개 원소로 이뤄진 60가지의 다양한 나노재료를 친환경적으로 생물학적 합성을 하는 기술을 개발했다.

또 생물학적으로 합성 가능한 물질을 예측하고 생산하는데 성공했고, 용액의 pH(수소이온지수·산성도를 나타냄)를 조절해 기존 생물학적 합성 조건에서 합성이 불가능하거나 비결정질 나노재료로 합성되는 물질을 합성이 가능하게 만들었다.

이상엽 특훈교수는 "기존 방식이 아닌 박테리아를 대사공학적으로 개량한 뒤 생물 공학적 배양을 통해 원하는 나노입자를 쉽고 효율적으로 합성하는 기술"이라며 "합성된 60개의 나노재료들은 향후 에너지, 의료, 환경 분야 등 다양한 산업적 응용이 가능하다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 기후변화대응사업의 '바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 연구과제'의 지원을 받아 수행됐다.