한국생명공학연구원, 다양한 형광을 나타내는 풀러렌 나노입자 개발
※ 풀러렌(fullerene, C60) : 60개의 탄소로 이루어진 탄소 나노물질로 크기가 약 1 나노미터로 머리카락의 1/1000 정도이며, 풀러렌을 발견한 공로로 1996년 Smally 박사팀은 노벨상을 수상함
형광을 나타내는 나노입자는 바이오센서나 바이오이미징 등 광범위하게 활용될 수 있어, 생체 내에서 안전하면서도 다양한 형광색을 갖는 물질을 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
대표적인 형광 나노입자로는 양자점*이란 반도체 결정체가 있는데, 이들은 크기에 따라 여러 가지 고유한 형광을 나타내는 특징이 있다. 그러나 양자점은 카드늄 같은 중금속 원소를 활용함에 따라 생체 내 독성이 생길 수 있는 안전상의 문제를 갖고 있다.
또 다른 접근 방법으로 탄소를 기반으로 한 나노입자 개발이 진행되고 있는데, 열분해 방식이나 레이저를 이용하여 제작함에 따라 합성과정이 어렵고 생체응용을 위해 추가적인 표면처리 과정을 필요로 하는 단점이 있다.
※ 양자점(Quantum Dots) : 화학적 합성 공정을 통해 만든 나노미터 크기의 반도체 결정체로서 초미세 반도체, 디스플레이 등의 분야에서 다양하게 활용될 수 있음
생명硏 정봉현 박사팀은 간단한 방법으로, 생체 친화적이며 다양한 형광을 나타내는 나노입자를 풀러렌을 이용하여 세계 최초로 개발하였다.
이번에 개발한 나노입자는 풀러렌이라고 하는 축구공 모양의 탄소 동소체에, 테트라에틸렌 글라이콜(tetraethylene glycol)이란 화학물질을 결합시켜 만들었다. 그 결과 물에 잘 녹는 성질을 갖는 동시에, 형광이 약한 풀러렌 입자의 형광을 크게 증가시켜 형광물질로서 사용 가능하도록 만들었다. 이는 복잡한 제작방법으로 제조한 기존의 나노입자에 비해 간편하면서도 생체 응용을 위한 추가 표면처리가 필요 없는 장점이 있다.
또한 두 결합 물질의 농도를 변화시켜 제조한 결과 농도 비율에 따라 풀러렌 나노입자의 형광색이 파랑에서 주황까지 다양하게 나타났다. 그리고 이러한 다양한 색을 나타내는 풀러렌 나노입자는 세포독성 적어 세포이미징에도 활용 가능한 것으로 나타났다.
이번 연구결과는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘미래유망파이오니아사업’과 생명硏의 ‘바이오메디컬 융합 원천기술 개발사업’의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 재료 분야의 세계적 권위지인 ‘어드반스드 머트리얼(Advanced Materials)’지 3월 19일자 온라인 속보판에 게재되었으며 국내외 특허를 출원하였다.
※ 논문명 : Color-tunable photoluminescent fullerene nanoparticles
생명硏 바이오나노연구센터장 정봉현 박사는 “이번에 개발한 물질은 세계 최초로 풀러렌과 수용성 물질의 결합만으로 다양한 색을 나타내는 새로운 형광 나노물질을 제조하였을 뿐만 아니라 높은 친수성과 생체 안전성으로 바이오 이미징이나 진단용 형광물질로 활용될 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.
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