KAIST는 신소재공학과 김상욱 교수와 생명과학과 정현정 교수 공동연구팀이 세균에 강한 항균 효과를 가지면서 인체 세포에는 영향을 주지 않는 '산화그래핀(Graphene Oxide·GO)'의 작용 원리를 분자 수준에서 입증했다고 25일 밝혔다.

산화그래핀은 머리카락보다 얇은 탄소층(그래핀)에 산소가 붙은 나노 소재다. 물에 잘 섞이고 다양한 기능을 구현하는 특징이 있다.

(왼쪽부터) 생명과학과 정현정 교수, 생명과학과 정주연 석박통합과정, 신소재공학과 차수진 박사과정, 신소재공학과 김상욱 교수. KAIST

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공동연구팀은 산화그래핀 표면의 산소작용기가 세균 세포막에만 있는 특정 성분(POPG)과 선택적으로 결합해 세균만 파괴하고, 인체 세포에는 영향을 주지 않는 일종의 '선택적 항균 작용'을 한다는 사실을 확인했다.

산화그래핀이 세균의 막에만 있는 '표적'을 인식해 달라붙고 파괴하는 구조다. 이때 인지질은 세포를 감싸는 막을 이루는 지방 성분이며, POPG는 세균에서 주로 확인되는 성분이다.

이 원리를 적용한 나노섬유는 항생제가 듣지 않는 슈퍼박테리아를 포함한 다양한 병원성 세균의 성장을 효과적으로 억제하는 역할을 한다. 실제 동물 실험에서도 산화그래핀은 염증을 유발하지 않으면서 상처 치유를 촉진하는 효과를 나타냈다.

또 해당 소재를 적용한 섬유는 여러 차례 세탁했을 때도 항균 기능이 유지돼 의류와 의료용 섬유 등 다양한 산업 분야에서 활용할 수 있는 가능성을 엿볼 수 있게 한다.

김 교수는 "이번 연구는 그래핀이 인체에는 안전하면서, 선택적으로 세균만 사멸시킬 수 있는지를 과학적으로 규명한 사례"라며 "이 원리를 활용하면 독한 화학 성분 없이도 안전한 의류는 물론 몸에 착용하는 웨어러블 기기나 의료용 섬유 시스템까지 무궁무진하게 확장할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 KAIST 신소재공학과 차수진 박사과정과 생명과학과 정주연 석박통합과정이 제1 저자, 생명과학과 정현정 교수가 공동 교신저자로 참여해 수행했다.

연구 결과는 지난 2일 재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr
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