[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템 연구단 김태송 단장 연구팀은 국민대학교 화학과 유연규 교수팀과의 공동연구를 통해 반도체의 주된 재료인 실리콘 기판 위에 수만 개 이상의 3차원 인공세포막을 제작하는 기술을 개발했다.

 

 

연구진은 인공세포막 표면에 이온 채널 단백질을 결합해, 특정 조건을 감지하면 이온 채널이 열리고 신호를 발생시키는 것을 확인했다. 예를 들어 후각 세포는 특정 이온이 채널을 통과해 전기신호를 생성함으로써 뇌에서 냄새를 인식하는데, 이를 인공으로 구현할 수 있는 길이 열리는 것이다. 만약 동물의 후각세포를 인공적으로 반도체 소자에 구현할 수 있다면, 공항에서는 마약·폭발물 탐지견 대신 작은 칩만으로도 위험을 예방할 수 있을 것이다.

기존 연구는 생체환경과 유사한 액체에 떠 있는 세포 모양의 인공 세포(GUV, Giant Unilamellar Vesicle)를 이용한 것으로, 고체 기판에 고정된 형태였다. 그러나 이는 넓은 표면적을 갖기에 안정성이 낮아 인공세포막의 생존시간이 24시간 정도에 불과했다.

연구진은 실리콘 기판에 수만 개의 미세 구멍을 만들어 개개의 구멍 위에 균일하고 넓은 표면적을 갖는 3차원 인공세포(GUV) 구조물 제작 방법을 개발해, 구조물이 5일 이상 유지될 수 있도록 안정성을 높였다. 또한, 실리콘 기판 위에 제작된 3차원 인공세포막 구조물에 세로토닌수용 채널을 다량 결합함으로써 단순 구조물이 아닌, 세포의 기능을 수행할 수 있도록 했다. 이를 활용해 초민감·감각 오감 센싱 플랫폼 구현에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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