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#1

DNA앱타머로 비소 제거
 
앱타머는 DNA나 RNA, 펩타이드로 된 한 가닥 끈 모양의 물질이다. 앱타머의 구조는 매우 다양한데, 모양에 따라 특정 물질에 잘 달라붙는다. 이 성질을 이용해 물 속의 비소와 같은 중금속을 제거하는 기술을 개발한 국내 과학자가 있다. 민지호 전북대 화학공학부 교수와 김양훈 충북대 미생물학과 교수다.

지금까지 중금속을 제거하는 데 썼던 방법은 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 들었다. 무엇보다도 특정 중금속만 골라서 제거할 수가 없었다. 앱타머를 이용하면 이런 문제를 해결할 수 있다. 앱타머는 특정 물질에만 달라붙기 때문이다.

연구팀은 비소에 달라붙는 앱타머를 찾기 위해 먼저 수만 개의 DNA앱타머와 비소를 섞었다. 그중에서 비소와 결합한 앱타머만 골라낸 뒤 다시 비소와 섞었다. 연구팀은 이 과정을 여러 차례 반복해 비소와 가장 잘 결합하는 DNA 앱타머를 8개 찾아냈다.

비소를 제거할 때는 이들을 적당히 섞어서 사용한다. 비소와 결합하는 능력이 가장 뛰어난 8개를 골랐지만, 각각은 온도 같은 환경에 따라 성질이 조금씩 다르기 때문이다. 연구팀은 베트남 메콩 강과 카오지앙 강 근처의 지하수에서 얻은 물에서 비소를 제거하는 데 성공했다.

현재 연구팀은 비소 제거 연구를 마치고 앱타머를 여러분야에 응용하기 위한 연구를 하고 있다. 2013년까지 한국 연구재단 지역혁신인력양성사업의 지원을 받아 돼지 유행성 설사 질환 예방용 스마트 앱타머 백신을 개발하고 있으며, 올해부터는 추가로 한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 평판디스플레이 및 반도체 공정 폐수에서 희토류를 추출하는 앱타머 복합체를 연구하고 있다.

스칸듐과 이트륨, 란탄 같은 희토류는 각종 촉매, 배터리, LED 등 첨단 제품에 많이 쓰이지만 우리나라는 거의 전부를 수입하고 있다. 김 교수는 “안정적인 공급을 위해 자연계와 폐자원에서 희토류를 회수하는 기술이 꼭 필요하다”고 밝혔다.
#2

의료용 합금 우리 기술로 만들다

사고로 뼈가 부러졌을 때는 뼈가 다시 붙을 수 있도록 고정시켜 줘야 한다. 치아가 상해 임플란트를 할때도 인공치아를 턱뼈에 단단하게 고정해야 한다. 이처럼 요즘에는 우리 몸 안에 의료기기가 들어갈 때가 많다.

의료기기라고 해도 우리 몸 기준으로 볼 때는 엄연히 이물질이다. 따라서 몸 속에 들어갈 의료기기를 만드는 생체의료용 소재는 부작용을 일으켜서는 안 된다. 생체의료용 금속 소재로는 주로 타이타늄을 쓴다. 타이타늄은 가벼우면서도 단단하다. 잘 부식되지 않고 체액과 화학 반응을 일으키지도 않는다.

또한 금속 중에서는 탄성계수가 뼈에 가까워 뼈를 대체하는 생체 재료로 좋다. 탄성계수가 뼈에 가깝다는 말은 유연성이 다른 금속보다 뼈와비슷하다는 뜻이다. 뼈는 힘을 받아야 성장과 재생이 이뤄져 튼튼해진다. 그런데 뼈를 지지하는 금속 소재가 너무 단단하면 힘을 거의 금속이 받아버린다. 뼈는 힘을 받지 못해 재생이 잘 안 이뤄지고, 금속 소재도 뼈와 잘 달라붙지 못한다.

지금까지 우리나라는 타이타늄 소재를 전부수입해 왔지만, 최근 국내 기술로 개발하는데 성공했다. 이용태 재료연구소 구조재료연구본부 책임연구원이 한국연구재단 과학기술 국제화사업의 지원을 받아 타이타늄 합금으로 생체의료용 소재를 개발한 것이다. 타이타늄을 주성분으로 하고 나이오븀과 지르코늄을 합금한 소재다. 이 소재는 현재 동물실험과 인체실험까지 마치고 의료 현장에서 쓰이고 있다. 이용태 박사는 “국산화에 따른 수입대체 효과를 불러오는 동시에 생체실험 자료를 확보해 관련 연구 분야에서 국제협력체계를 구축할 수 있었다”고 말했다.

한편 이 박사는 이 소재를 다른 분야에 응용하는 연구도 하고 있다. 타이타늄 합금의 우수한 기계적 특성을 이용해 스포츠나 레저용품에 쓰려는 것이다. 현재 골프클럽에 적용해 프로골퍼와 함께 현장에서 시험해 보고 있다.