녹조 유발 남조류서 친환경 발광 탄소나노입자 대량 제조

▲ (이미지제공=한국기초과학지원연구원) 녹조현상의 원인이 되는 남조류로부터 탄소를 추출하여 제조한 탄소나노입자의 광학사진 및 발광사진과 화학적 구조를 보여주고 있다. (약 100kg 남조류에서 100g의 탄소 추출)

(대전=기술사신문) 황병국 기자 = 녹조현상으로 여름철 하천 오염을 일으키는 남조류(시아노박테리아)로부터 발광 탄소(카본)나노입자를 대량으로 추출하는 신기술이 개발됨에 따라 수질정화와 동시에 암 치료 및 진단에 사용되는 친환경 탄소나노입자 생산이 가능해질 전망이다.

한국기초과학지원연구원(원장 정광화, 이하 기초지원연) 물성과학연구부 이주한, 이현욱 박사 연구팀은 100kg의 유해한 남조류로부터 약 100g의 탄소나노입자를 대량 추출할 수 있는 신기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

또한 이번에 개발된 신기술을 통해 추출된 탄소나노입자(Green carbon nanotags)를 항암화학치료제인 독소루비신(Doxorubicin, DOX)과 결합시킨 T-tag(Therapeutic carbon nanotags) 물질은 암세포를 선택적으로 치료하는 동시에 탄소나노입자의 발광 특성을 이용한 진단 영상 검사가 가능함을 밝혔다.

이번 연구성과는 유해한 남조류로부터 높은 친수성, 광안정성, 생체적합성을 가지는 친환경적인 탄소나노입자를 간단한 방법으로 대량 추출하고, 추출된 나노입자 표면에 치료 약물을 결합시켜서 암세포를 추적함과 동시에 파괴할 수 있는 ‘질병진단 및 치료용 친환경 탄소나노입자 대량 제조기술’을 세계 최초로 개발하였다. 

특히 ‘진단 및 치료용 친환경 탄소나노입자 대량 제조기술’ 개발은 녹조현상을 일으키는 유해 남조류를 활용했기 때문에 원료비 절감 뿐만 아니라 세계적인 환경오염 문제로 대두되고 있는 녹조문제 해결에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상되고 있다.

또한 복잡한 제조공정이 필요했던 기존 나노입자에 비해 간단하면서도 생체 응용을 위한 추가 표면처리가 필요 없는 대량 제조공정기술 개발에 성공했다는 점에서 큰 의미를 갖는다.

기초지원(연) 이주한 박사는 “이번 연구는 암세포 치료 및 진단에 사용되는 발광 탄소나노입자를 유해한 남조류로부터 추출하는 기술을 개발했다는 점에서 큰 의의를 가지며, 높은 친수성과 생체 안전성을 갖는 친환경 탄소나노입자 대량생산 기술을 개발함으로서 진단-치료용 탄소나노입자 상용화의 가능성을 열게 됐다”라고 밝혔다.

이번 연구는 미래부의 신성장융합동력사업 지원을 받아 기초지원(연) 물성과학연구부 이주한 박사, 이현욱 박사, 박소영연구원팀이 수행했으며, 연구결과는 네이처 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific reports) 誌’의 온라인판에 (논문명 : Photoluminescent carbon nanotags from harmful cyanobacteria for drug delivery and imaging in cancer cells)게재 되었다.