KAIST, 대장균 이용한 나노재료 생물학적 합성 기술 개발

향후 에너지, 의료, 환경 분야로 응용 기대

KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 대장균을 이용해 다양한 나노재료를 생물학적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다.

기존의 물리, 화학적 방법으로 합성되지 않는 새로운 나노재료도 생물학적으로 합성할 수 있다는 가능성을 제시했다.

연구팀은 유전자 재조합 대장균을 이용해 주기율표 기반의 35개 원소로 이뤄진 60가지 다양한 나노재료를 친환경적으로 생물학적 합성하는 기술을 개발했다.

다양한 금속 이온과 결합할 수 있는 단백질인 메탈로싸이오닌과 펩타이드인 파이로킬레틴을 합성하는 파이오킬레틴 합성효소를 대장균 내에서 동시에 발현해 나노재료를 합성하는데 성공했다. 이어 원소별 푸베 다이어그램을 분석해 생물학적 나노재료의 합성 과정에서 열역학적 안정성을 갖는 화학종의 상태를 파악했다.

또 용액의 pH를 조절해 기존 생물학적 합성 조전에서 하성이 불가능하거나 비결정질 나노재료로 합성되는 물질을 합성이 가능하게 만들었다.

연구팀의 성과는 화학적 방법으로 합성하기 어렵거나 아직 보고되지 않은 다양한 나노 소재의 종류를 확장시켰다는 의의를 가진다.

이상엽 교수는 “기존의 물리, 화학적인 공정을 통한 나노재료 합성이 아닌 박테리아를 대사공학적으로 개량한 뒤 생물 공학적 배양을 통해 원하는 나노입자를 쉽고 효율적으로 합성 가능한 기술이다”고 말했다.

생물공학적 방법으로 합성된 60개의 나노재료들은 나노입자, 나노막대, 나노 판상형 등의 모양을 가지며 향후 에너지, 의료, 환경 분야 등 다양한 산업적 응용이 가능할 것으로 기대된다.
이해미 기자 ham7239@