7월의 IBS 연구성과

1. 황과 질소가 도핑된 기능성 그래핀 저비용 합성법 개발

고성능의 전극을 저비용으로 제조할 수 있는 기술이 개발되어 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 7월 10일자에 온라인 게재됐다.

나노입자 연구단의 성영은 그룹리더(서울대 교수) 연구팀이 저비용 고효율의 황과 질소가 도핑(doping)된 그래핀 합성 기술을 개발한 것이다. 이번 연구개발은 관련 제품을 대량 생산할 수 있는 친환경적이며 경제적인 공정을 개발했다는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 이차전지의 성능 향상과 연료전지의 비용 문제를 동시 해결 가능하다는 점에서 기대를 모으고 있다.

연구진은 가성소다(NaOH)와 헤테로원자가 함유된 유기용매를 사용하여 용매열합성법으로 황과 질소가 도핑된 그래핀을 합성한 다음 리튬이온전지 전극에 적용하여 성능을 실험했다. 그 결과 황과 질소의 도핑 함유량이 높으며 비표면적이 넓어 리튬이온전지의 전극 물질에 적용했을 때, 리튬이온이 이동하는 거리를 단축시킬 수 있음을 밝혀낸 것이다. 또, 지금까지 리튬이온전지에 사용되어온 탄소(흑연)의 이론용량에 비해 더 높은 용량을 보였고 충전·방전 실험에서도 용량퇴화가 없는 높은 안정성을 갖는다는 사실을 확인했다. 연료전지의 환원극에 적용하였을 때도 값비싼 백금 촉매에 버금가는 성능을 보여 우수한 대체 소재로서 가능성을 제시했다.

2. 빛으로 세포의 이동을 원격제어 하는 기술 개발

빛을 쪼여 주는 것만으로 세포 속 성장인자를 자유롭게 조절할 수 있는 방법을 국내 연구진이 찾아냈다. 추가 연구에 따라 암을 포함한 다양한 질환 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS) 허원도 바이오이미징 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 팀은 세포의 성장에 관여하는 물질인 '섬유아세포 성장인자 수용체(FGFR1)'의 신호를 빛을 이용해 원격으로 조정할 수 있는 원천기술을 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 먼저 FGFR1이 빛과 반응할 수 있도록 '광유도 단백질'과 결합시키는 작업부터 시작했다. 광유도 단백질은 보통 식물에 들어 있는 것으로 식물이 햇빛을 쫓아가며 자라기 위해서 만들어지는 물질이다. 이번 연구에선 애기장대에서 추출한 '크립토크롬2(Chryptochrome2)' 단백질을 이용했다. 연구팀은 이렇게 결합시킨 세포에 '광활성 섬유아세포 성장인자 수용체1(optoFGFR1)'라는 이름을 붙였다.

이 세포를 이용해 수차례 실험한 결과 기존에 없던 새로운 성질의 세포가 발견됐다. 빛의 세기, 빈도, 지속성 등을 바꿔가며 쪼여주자 빛을 켜고 끄는 것만으로도 세포내 신호 전달 성질이 변했다. 특정 위치에 지속적으로 빛을 쪼여주자 그 부위로 세포가 모여드는 현상도 유도할 수 있었다.