KAIST, 단백질 반응 순간 포착 '초박막 미세유체 분사장치' 개발

(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 국내 연구진이 생명 현상을 이해하는 데 필수적인 생화학 반응의 변화를 수 밀리초 수준에서 정지시키고 분석하는 장치를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 강진영·이원희 교수 공동 연구팀이 초고속 생화학 반응을 효율적으로 분석할 수 있는 ‘패릴렌 기반 박막 미세 유체 혼합·분사 장치’를 개발했다고 24일 밝혔다.

이번 연구는 단백질 반응의 중간 상태를 관찰할 수 있는 최신 기술인 '시간 분해 초저온 전자현미경(TRCEM)'의 한계를 극복한 것으로 평가받는다.

연구팀이 개발한 장치는 분석에 필요한 시료량을 기존 기술의 3분의 1 수준으로 대폭 절감했으며 분석 가능한 최소 반응 시간을 기존 대비 수십 배 빠른 6밀리초(1000분의 6초)까지 단축했다.

TRCEM 기술은 단백질 복합체의 반응을 초저온에서 빠르게 냉동해 분석하는 방식으로 반응 과정에서 아주 짧게 나타나는 중간 상태를 포착할 수 있다.

하지만 시료 소모량이 많고 짧은 시간에 사라지는 반응 중간체 포착이 어려운 한계가 있다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 초박막 패릴렌 소재를 이용한 새로운 미세 유체 혼합-분사 장치를 개발했다.

이 장치는 초소형 소자 내부에서 시료가 빠르게 혼합되고 분사돼 전체 반응 시간을 기존 기술보다 대폭 단축했다.

패릴렌은 미세 유체 장치를 초박막 형태로 제작한 소재로, 매우 얇고 균일한 두께를 형성할 수 있어 초고속 반응 분석에 적합하다.

연구팀은 이 기술을 통해 혼합에 걸리는 시간을 0.5밀리초 수준까지 줄이고 전체 반응시간을 6밀리초 수준까지 단축해 시료의 반응을 빠르게 포착할 수 있게 했으며 또한 장치를 일체형으로 설계해 실험의 정밀성과 재현성을 높였다.

강 교수는 “이번 연구는 TRCEM 기술의 실용성을 크게 높인 것으로 앞으로 구조 생물학, 신약 개발, 효소 반응 연구 및 바이오 센서 개발 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.

이 교수는 “향후 이를 활용한 다양한 생화학 반응 연구와 함께 반응 시간을 더 단축하기 위한 후속 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 온라인에 게재됐다.

ysaint8609@news1.kr