국내 연구진, 유사 단백질 선별 신소재 분리막 개발

[이데일리 이연호 기자] 국내 연구진이 유사한 크기의 단백질을 분리하는 새로운 분리막 제조 기술을 개발했다.

금속-유기 구조체(입자, 패턴, 분리막)에서의 거대기공 형성 및 유사 단백질 분리. 금속-유기 구조체의 입자, 패턴 및 분리막에 선택적 식각 처리 방법을 도입해 거대 기공을 형성하고 유동보조 시스템에 적용해 유사 단백질을 선택적으로 분리할 수 있게 된다. 그림=한국연구재단.

한국연구재단은 김동표 교수(포항공대), 최경민 교수(숙명여대) 연구팀이 금속과 유기물질 복합체로 제조한 막에 거대 기공을 뚫어 단백질을 포함한 거대 복합 분자를 선택적·효율적으로 분리하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

금속-유기 구조체 기반의 기존 분리막은 미세 기공만 갖고 있어 아주 작은 분자 물질과 기체만 분리할 수 있다. 구조가 크고 복잡한 단백질을 분리하기 위해서는 이들이 통과할 수 있는 거대 기공이 필요할 뿐만 아니라 내부 공간의 표면 전기를 조절해야 하지만 쉽지 않았다.

연구팀은 미세 기공만으로 구성된 금속-유기 구조체 내에 단백질도 통과할 수 있는 거대 기공을 제조해냈다. 마치 골목길만 있는 지역에 고속도로를 굴착한 것과 닮았다. 이는 유기물의 특정 부분과 금속 이온의 결합을 절단하는 촉매화학 반응을 이용함으로써 가능했다.

제조된 거대 기공과 미세 기공 표면에 양전기 또는 음전기를 가지도록 유도하면 전기적인 이끌림과 반발력에 의해 단백질마다 이동속도에 차이가 생긴다. 이런 원리로 유사 크기의 단백질도 분리할 수 있다.

특히 기공의 표면전기 특성을 전환할 수 있는 유동성 액체를 흘려주면 특정 단백질만 분리할 수 있는 공정으로 손쉽게 전환할 수 있다.

최경민 교수는 “기존에 거대·복합 물질을 적용하지 못했던 금속-유기 구조체에 거대 기공을 도입해 성공적으로 유사 단백질을 선별한 사례”라며 “의약품, 천연 원료, 박테리아 등 각종 단백질의 맞춤형 정밀 분리 장치로서 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다”고 연구 의의를 밝혔다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(리더연구, 신진연구) 지원으로 수행됏다. 최상위 학술지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 9월 27일 게재됐다.