▲ 연구진이 개발한 나노 계면활성제는 자기장, 빛, 전기장에 모두 반응하는 강점이 있다. .

나노미터 크기의 초소형 액체방울을 자기장, 전기장, 빛등으로 원격 조종 할 수 있게 됐다. 향후 약물전달의 의학재료로의 활용이 기대된다.

기초과학연구원(IBS)은 첨단연성물질 연구단 바르토슈 그쥐보프스키(Bartosz Grzybowski) 그룹리더 연구팀이 세계 최초로 나노입자로 계면활성제를 만드는데 성공하고 이를 원격 조종할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀이 개발한 나노 계면활성제는 자기장, 빛, 전기 세 가지 자극에 모두 반응하도록 설계돼 있다. 나노 계면활성제로 둘러싸인 액체방울을 자유롭게 조종할 수 있기 때문에 약물 전달이나 액체방울 내 세포 배양 등 생물, 화학과 제약 분야에 이 기술이 널리 응용될 것으로 기대된다.

계면활성제는 비누, 세제, 샴푸 등 생활용품에 널리 사용되는 화학물질이다. 하나의 분자 안에 물과 잘 결합하는 부위(친수성)와 기름에 잘 결합하는 부위(소수성)가 있어 물과 기름에 동시에 결합이 가능하다.

또한 이러한 특이한 구조로 약물 전달이 핵심인 차세대 의학재료로 주목받고 있다. 특히 액체방울을 조절하는 기술은 질병 진단과 신약 개발 등 제약·화학 연구 전반에 사용되고 있다.

하지만 기존의 액체방울 조절 기술은 분자 계면활성제에 의존해 두 가지 이상의 자극에 반응하도록 어려웠다.

이에 연구진은 물이 붙는 친수성 부분에 6nm(나노미터·10억분의 1m) 크기의 금(Au) 나노입자를, 기름이 붙는 소수성 부분에는 12nm 크기 산화철(Fe3O4) 나노입자를 사용해 눈사람 모양의 나노 계면활성제를 만들었다.

나노 계면활성제는 자기장, 전기장, 빛에 모두 반응하도록 설계됐으며 자기장과 빛으로는 액체방울의 위치, 움직임, 회전속도를 조절할 수 있고 전기장으로는 액체방울들을 결합할 수 있다.

액체방울 안에 약물을 담아 원하는 조직이나 세포로 이동시켜 약을 주입시키는 전달체로도 응용할 수 있다. 이번 연구의 교신저자인 바르토슈 그쥐보프스키 그룹리더는 “나노 계면활성제로 만든 액체방울은 세상에서 가장 작은 화학 공장”이라고 말했다.

또한 이번 연구는 흔치 않지만 공동 제1저자가 부부 연구자다. 지지에 양 연구위원은 “1+1이 2보다 크다는 점에서 이번 연구는 우리가 개발한 나노 계면활성제와 비슷하다”며 “나노입자 두 개를 더했지만 결과는 나노입자 두 개보다 훨씬 대단하다”고 소감을 밝혔다.

초소형 액체방울을 자유롭게 조종할 수 있는 이 기술은 향후 액체방울을 이용한 다양한 연구와 공정을 발전시키는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

표면 성질에 따라 박테리아를 죽이거나 효소를 운반하는 등 다양한 기능을 가진 나노입자로 나노 계면활성제를 만든 만큼 기존 분자 계면활성제보다 다양하고 복합적인 기능을 수행할 것으로 전망된다.

한편, 이번 연구결과는 국제적인 학술지 네이처(Nature, if 40.137)에 1월 11일 게재되었다.