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생체분자로 ‘자기 나침반’ 개발

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2015년 12월 02일 18:00 프린트하기

주사전자현미경을 통해 관찰한 폴덱쳐 자기정렬 현상 - KAIST 제공
주사전자현미경을 통해 관찰한 폴덱쳐 자기정렬 현상. - KAIST 제공

 

국내 연구진이 생체분자인 ‘펩티드’를 자기장에 민감하게 반응하도록 만드는데 성공했다.

 
이희승 KAIST 화학과 교수팀은  순수 유기화합물로 구성된 펩티드를 이용해 자기장에 반응하는 ‘나침반’을 개발했다고 2일 밝혔다.
 
모든 물질은 크게 자성 물질과 비자성물질로 구분한다. 자석에 반응하느냐, 하지 않느냐로 구분하는 것. 하지만 자세히 나눠보면 다양한 구분이 가능하다. 이 중에서도 금속화합물은 자신도 자석으로 바뀌는 강자성(ferromagnetic) 물질, 산화금속물은 자기장에 반응하지만 자석으로 바뀌지는 않는 상자성(paramagnetic) 물질로 구분한다.
 
또 펩티드처럼 자기장과 반대 방향의 자성을 띠는 반자성(diamagnetic) 물질도 있다. 하지만 이들 반자성 물질은 민감성이 매우 낮아 물리적 특성을 규명하기 어려웠다. 지구 자기장보다 수만 배나 강한 몇 테슬라(T) 이상의 강한 자기장에도 반응하지 않기 때문에 사실상 비자성(non-magnetic) 물질로 취급됐다.
 
연구진은 이 문제를 해결하고 펩티드가 자기장에 즉시 반응하도록 만들었다. 연구팀은 먼저 펩티드를 나선 형태로 차곡차곡 접어 결합한 ‘폴덱쳐’라는 구조로 만들어 자기장 반응성을 높였다.
 
또 이렇게 만든 폴덱처 물질을 이용해 자기장에 따라 방향을 바꾸고 회전할 수 있는 수 밀리미터(㎜) 크기의 하이드로겔 나침반을 만드는 데도 성공했다. 이 장치는 의료용으로 흔히 쓰는 자기공명영상(MRI) 장치보다 약한 1T 이하의 회전 자기장에도 실시간으로 반응하고 회전운동도 가능했다.
 
지금까지 이론적으로 반자성 분자도 일정한 규칙으로 정렬하면 외부자기장 변화에 실시간으로 반응하게 만들 수 있는 걸로 알려져 있었지만 이를 실험적으로 증명한 것은 이번이 처음이다.
 
연구팀은 이번 연구성과가 자극반응성 분자기계, 유기나노물질의 움직임 제어 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대하고 있다.
 
이 교수는 “앞으로 자기제어가 가능한 생체 친화적 유기 물질을 만들 수 있게 될 것”이라며 “다양한 분야에서 나노·마이크로소재 연구 개발이 활성화될 것으로 기대된다”고 말했다.
 
연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 10월 29일 자에 게재됐다.
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