세계 첫 다양한 色 형광 나노입자

생명연 정봉현 박사팀 개발… 물에 잘녹고 독성 적어

▲ 정봉현 박사

한국생명공학연구원(원장 정혁) 바이오나노연구센터 정봉현<사진> 박사팀(정봉현ㆍ정진영 박사)이 다양한 형광색을 나타내는 '플러렌 나노입자'를 세계 최초로 개발했다.

플러렌은 60개의 탄소로 이뤄진 탄소 나노물질로, 크기가 1나노미터(머리카락 1000분의 1)로 독톡한 대칭구조로 반도체성 특성을 나타내며 자외선의 빛을 잘 흡수하고 전자전달 특성이 뛰어나 태양전지 재료로 활용되고 있다.

▲ 다양한 색을 나타내는 수용성 형광 플러렌 나노입자와 각 대표색의 나노입자를 주입한 암세포 내 형광 이미징 사진.

대표적인 형광 나노입자로는 양자점(Quantum Dots, 화학적 합성 공정을 통해 만든 나노미터 크기의 반도체 결정체로 초미세 반도체, 디스플레이 등의 분야에서 다양하게 활용)이란 반도체 결정체가 있으며, 이들은 크기에 따라 여러 가지 고유한 형광을 나타내는 특징이 있다.

그러나 양자점은 카드뮴 같은 중금속 원소를 활용함에 따라 생체 내 독성이 생길 수 있는 안전상의 문제를 안고 있지만 이번에 개발한 풀러렌 나노입자는 물에 잘 녹는 성질을 갖는 동시에, 형광이 약한 플러렌 입자의 형광을 크게 증가시켜 형광물질로 사용 가능하도록 만들었다.

정 박사팀이 개발한 플러렌 나노입자는 복잡한 제작방법으로 제조하던 기존 나노입자에 비해 간편하면서도 생체 응용을 위한 추가 표면처리가 필요 없는 장점이 있다. 또 두 결합 물질의 농도를 변화시켜 제조한 결과 농도 비율에 따라 플러렌 나노입자의 형광색이 파랑에서 주황까지 다양하게 나타났으며, 다양한 색을 나타내는 플러렌 나노입자는 세포독성이 적어 세포이미징에도 활용 가능하다.

연구결과는 재료 분야의 세계적 권위지인 '어드반스드 머트리얼(Advanced Materials)'지 3월 19일자 온라인 속보판에 게재됐다.

생명연바이오나노연구센터장 정봉현 박사는 “이번에 개발한 물질은 세계 최초로 플러렌과 수용성 물질의 결합만으로 다양한 색을 나타내는 새로운 형광 나노물질을 제조했을 뿐만 아니라 높은 친수성과 생체 안전성으로 바이오 이미징이나 진단용 형광물질로 활용될 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.

권은남 기자