포항공과대학교(POSTECH) 화학과 이인수 교수, 아밋쿠마(Amit Kumar) 박사, 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 조윤경 교수, 수밋쿠마(Sumit Kumar) 박사는 공동 연구를 통해 살아있는 세포 내에서 근적외선 빛에 의해 원격 작용 하는 플라스몬-촉매-나노반응기를 개발했다고 17일 밝혔다.
연구진에 따르면 약물을 개발하면 가장 먼저 세포 반응 실험을 하게 된다. 그중에서도 살아있는 세포를 대상으로 한 실험은 매우 중요한데 부작용이 없어야 하고 촉매 효율도 높아야 한다. 무엇보다 반응의 속도와 자극을 원격으로 제어할 수 있다면 실험에 더 효율적으로 사용할 수 있다.
연구팀은 살아있는 세포 내에서 근적외선 빛에 의해 작용하는 플라스몬-촉매-나노반응기(PINERs, plasmonically-integrated nanoreactors)를 개발했다. PINERs는 선택적으로 접근이 가능한 금, 팔라듐, 백금과 같은 귀금속 촉매 나노 결정(크기 약 2nm)을 가지고 중심부와 이 중심부를 둘러싸고 있는 플라스몬-금-나노 타원체(크기 약 15nm)로 구성된 이중 구성의 디자인(전체 크기 약 100nm)을 가지고 있다. 이 플라스몬-금-나노타원체는 원격으로 노출된 근적외선을 흡수해 광 에너지를 열로 변환시켜 반응성 전하 운반체를 생성할 수 있는 광학 나노 안테나로 작용하게 한다. 이 원리를 통해 살아있는 세포에는 악영향을 미치지 않으면서 PINER의 촉매 나노 결정에서 일어나는 반응을 극적으로 자극할 수 있게 된다.
연구를 주도한 이인수 교수는 “연구팀이 개발한 PINERs는 특정 세포 내 다양한 촉매 반응을 선택할 수 있고, 속도를 제어할 수 있으며, 다양한 촉매 반응을 가능하게 해 진단 및 치료 플랫폼으로 확장 개발될 수 있다”라며 “생체 내의 특정 질병 세포에만 활성화 되고 약물로 전환되도록 유도할 수 있어서 독성을 최소화 하면서 약물의 효과를 극대화할 수 있을 것”이라며 기대감을 밝혔다.
