응용화학과 강경태 교수 연구팀이 생체막 없이도 구조적 안정성과 반응성 조절 기능을 갖춘 인공 세포 구조를 구현했다.

응용화학과 강경태 교수 연구팀, 금속-페놀 네트워크 통해 보호막 형성
자연 세포막과 유사한 역할 수행, 선택적 투과 기능으로 향후 약물 개발에 응용

응용화학과 강경태 교수 연구팀이 생체막 없이도 구조적 안정성과 반응성 조절 기능을 갖춘 인공 세포 구조를 구현했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 『Small(IF=12.1)』에 ‘Active Armoring of Protocell Condensates with Metal-Phenolic Networks’라는 제목으로 게재됐고, 그 우수성을 인정받아 Inside Back Cover로 선정됐다.

이번 연구 결과는 국제학술지 『Small(IF=12.1)』 Inside Back Cover로 선정됐다.

단순한 물질 조합으로 생체막과 유사한 기능 구현
생명체의 기본 단위인 세포는 외부와 내부를 구분하는 막을 갖고 있다. 이 막은 외부 자극으로부터 세포를 보호하고, 필요한 물질만 투과하게 만드는 역할을 한다. 생체막은 정교한 구조를 가져 인공적으로 흉내 내기 힘들다. 강경태 교수 연구팀은 생체막을 인공적으로 구현하는 것이 아닌 생체막 역할을 하는 새로운 보호층을 만들었다.

연구팀은 액상 응축제(liquid condensates) 표면에 탄닌산(Tannic acid)과 철 이온으로 구성된 금속-페놀 네트워크(Metal-Phenolic Network, 이하 MPN)를 형성해 구조적 안정성과 외부 자극에 대한 저항성을 부여하는 새로운 접근 전략을 제시했다. 연구에 참여한 이주형 학생(응용화학과 석사 4기)은 “생체막이 아닌 MPN을 통해 세포막과 유사한 기능을 수행하는 설계를 실현했다는 점에서 다른 연구와의 차별성을 보인다”고 설명했다.

MPN 막은 세포 구조를 보호하는 역할을 넘어 세포 구조를 위협하는 외부 물질을 산화시켜 제거하는 ‘능동 방어 기능’까지 함유했다. 박성윤 학생(응용화학과 석박사통합과정 3기)은 “환원제를 이용해 원하는 시기에 막을 형성하고, 제거할 수 있어 기존 인공 응축체 시스템에서 보기 힘든 기능적 통합을 이뤄냈다”고 강조했다.

형성된 막은 응축체끼리 서로 뭉치는 것을 효과적으로 억제하고, 특정 소분자에 대해 선택적 투과성을 가지기도 했다. 이주형 학생은 “단순한 물질 조합만으로 생체막과 유사한 기능을 구현했다. 선택적 투과 기능은 향후 세포 내에 원하는 약물을 넣어 전달하는 방향으로 응용할 수 있다”며 앞으로의 응용 가능성을 소개했다.

이번에 개발된 인공 세포 구조는 선택적 투과 능력을 함유해 향후 세포 내 약물 전달 등 바이오 소재 관련 개발에 활용될 전망이다.

글 김율립 yulrip@khu.ac.kr
사진 정병성 pr@khu.ac.kr

ⓒ 경희대학교 커뮤니케이션센터 communication@khu.ac.kr