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DGIST-서울대, 뼈 속 칼슘 축적되는 원리 규명

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DGIST-서울대, 뼈 속 칼슘 축적되는 원리 규명

2018.09.20 12:31

국내 연구진이 뼈에 칼슘이 축적되는 과정을 설명하는 기존 이론을 새롭게 수정할 근거가 되는 연구 결과를 내놨다. 

 

문대원 대구경북과학기술원(DGIST) 뉴바이올로지전공 교수와 남기태 서울대 재료공학과 교수. 김용현 KAIST 나노과학기술대학원 교수는 20일 나노물질의 초기 성장과정을 설명하는 성장 이론을 일부 수정해야 한다고 발표했다. 

 

교과서에 실린 임계핵 성장 이론에 따르면,  나노물질 초기 성장 과정에서 씨앗역할을 하는 임계핵이 먼저 생성된 뒤, 임계핵을 중심으로 입자들이 들러붙는 방식으로 성장한다. 하지만 최근 들어 이 이론과 다른 연구 결과가 속속 발표됐지만, 직접적인 수치를 제시하지 못했었다.

 

 

인산칼슘 나노입자를 헬륨이온 현미경으로 이미징 한 사진(왼쪽)과 인산칼슘 나노 입자가 성장초기 성장하는 과정을 비행시간 중에너지 이온산란 분석법으로 측정한 사진(오른쪽)이다.-대구경북과학기술원 제공
인산칼슘 나노입자를 헬륨이온 현미경으로 이미징 한 사진(왼쪽)과 인산칼슘 나노 입자가 성장초기 성장하는 과정을 비행시간 중에너지 이온산란 분석법으로 측정한 사진(오른쪽)이다.-대구경북과학기술원 제공

 

초기 성장 과정의 나노입자는 지름이 1~2나노미터(㎚․10억분의 1m)정도로 투과전자현미경으로도 제대로 관찰할 수 없다. 연구진은 이를 확인하기 위해 뼈의 주요 성분인 인산칼슘의 나노 입자를 ‘비행시간-중에너지 이온산란 분석법(TOF-MEIS)’을 개발했다. TOF-MEIS는 나노 박막이나 나노 입자의 평균 조성과 크기를 단원자층 수준까지 측정하는 기술이다. 이온을 발사해 나노입자에 때리면, 그 입자의 질량이 클수록 빠르게 산란되면서 그 시간을 측정해 입자의 크기와 성장정도를 계산할수 있다. 

 

연구진은 이를 활용해 나노입자가 별도의 임계핵을 성장하지 않고 주변 물질과 반응해 스스로 성장하는 현상에 대한 수치적 증거까지 확보했다. 문 교수는 “여러 연구진이 참여한 가운데 기존에 통용되던 이론을 뒤집는 구체적 모델과 계산적 증거를 확보하는데 7년간 걸렸다”며 “앞으로 나노 입자의 성장 및 특성을 제어하는 연구에 활용할 것”고 전망했다.

 

이번 연구는 화학분야 국제학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스’ 8월 30일자 온라인판에 게재됐다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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