신약 개발이나 미세먼지 제거 등에 꼭 필요한 기술이 여러 물질이 섞인 혼합물 중 원하는 크기 분자만 물질만 분리하는 것이다.
김동표 포항공대 교수와 최경민 숙명여대 교수팀이 금속과 유기물질 복합체로 제조한 막에 큰 구멍을 뚫어 단백질을 포함한 거대 복합분자만 걸러내는 기술을 개발했다.
금속과 유기구조체 기반의 기존 분리막은 구멍 크기가 미세해서 아주 작은 분자와 기체만 분리할 수 있었다. 구조가 크고 복잡한 단백질을 분리하려면 큰 기공이 필요할 뿐 아니라 내부 공간의 표면 전기를 조절해야 하는데 쉽지 않았다.
연구팀은 미세 기공이 뚫린 금속·유기 구조체 분리막에 단백질도 통과할 수 있는 큰 기공을 만드는 방법을 찾았다. 마치 골목길만 있는 지역에 고속도로를 뚫는 것과 비슷한 과정이다. 라디컬 식각이라는 공정을 통해 유기물의 특정 부분과 금속 이온의 결합을 절단하는 촉매화학 반응을 이용함으로써 가능했다.
만들어진 큰 기공과 미세 기공 표면이 양전기나 음전기를 띠도록 유도하면, 전기적인 이끌림과 반발력에 의해 단백질마다 이동속도에 차이가 생긴다. 이러한 원리로 유사한 크기의 단백질이 섞여 있어도 원하는 단백질만 분리할 수 있다. 특히 기공의 표면 전기 특성을 바꿀 수 있는 유동성 액체를 흘려주는 방식으로 특정 단백질만 분리하는 공정으로 손쉽게 전환할 수 있다.
최경민 교수는 "기존에 거대·복합 물질을 적용하지 못했던 금속·유기 구조체 분리막에 거대 기공을 만들어 성공적으로 유사 단백질을 선별하도록 했다"면서 "의약품, 천연 원료, 박테리아 등 각종 단백질의 맞춤형 정밀분리 장치에 유용하게 활용될 것으로 기대된다"고 밝혔다.
이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업 지원 하에 이뤄졌다. 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 '네이처커뮤니케이션스'에 최근 게재됐다. 안경애기자 naturean@dt.co.kr
