경북대학교 연구팀이 빛을 이용해 펩타이드 나노구조를 정밀하게 설계하고 속이 빈 캡슐 형태까지 구현할 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 약물 전달과 촉매 등 다양한 바이오 소재로의 활용 가능성이 기대된다.경북대 의생명융합공학과 민경익 교수팀은 빛의 세기를 조절해 펩타이드 자기조립 과정을 제어하고 ‘펩타이드 나노 캡슐’을 구현하는 기술을 개발했다.펩타이드는 아미노산으로 이루어진 단백질 조각으로 생체 친화성과 설계 유연성 덕분에 차세대 바이오 소재로 주목받고 있다. 그러나 자기조립 과정이 복잡하고 불안정해 원하는 구조를 정밀하게 제어하기 어렵다는 한계가 있었다.연구팀은 이를 해결하기 위해 빛의 세기에 따라 펩타이드 간 공유결합 형성 속도를 조절하는 새로운 방식을 도입했다. 비공유결합의 불안정성과 공유결합의 빠른 반응성을 빛이라는 외부 자극으로 동시에 제어하는 방식이다.특히 빛에 반응하는 타이로신 아미노산을 활용해 결합이 단계적으로 형성되도록 설계했다. 약한 빛에서는 느리게, 강한 빛에서는 빠르게 반응이 진행되도록 제어함으로써 나노입자 외부는 단단한 구조, 내부는 유연한 구조를 갖는 ‘공유-초분자 구배 구조’를 구현하는 데 성공했다.이 구조를 기반으로 내부 비공유결합 영역만 선택적으로 제거해 속이 빈 캡슐형 나노구조를 제작했으며, 빛의 세기와 조사 순서를 조합해 캡슐의 크기, 껍질 두께, 내부 공간을 각각 독립적으로 조절할 수 있음을 확인했다.또 연구팀은 두꺼운 껍질 구조, 내부 핵을 포함한 요크-셸 구조, 표면이 거친 범피 구조 등 다양한 형태의 나노구조를 구현하는 데도 성공했다.기능성 검증 실험에서는 금(Au)과 백금(Pt) 나노입자 및 기능성 펩타이드를 결합해 광열 변환 기능, 과산화효소 유사 촉매 기능, 특정 물질 결합 기능 등을 확인했다.민경익 교수는 “빛이라는 외부 자극을 활용해 펩타이드 조립 과정을 설계하고 구조 형성을 제어할 수 있음을 입증했다”며 “복잡한 공정 없이 원하는 구조와 기능을 갖는 바이오 소재 설계가 가능해질 것”이라고 말했다.이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며 연구 결과는 재료 분야 국제학술지 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials’에 게재됐다.
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