- ‘ACS Applied Materials and Interfaces’ 학술지 표지논문으로 게재

서울시립대학교 생명과학과 최인희 교수 연구팀이 금속 유기물 골격체 (Metal Organic Framework, 이하 MOF)를 기반으로 한 새로운 광활성 나노 항균제를 개발했다. 

건국대학교 화학공학부 박정태 교수와 공동으로 수행한 이번 연구 결과는 나노재료분야의 권위 있는 국제 학술지인 ‘ACS Applied Materials and Interfaces’지 최신호 (5월 17일)의 표지논문(그림 2)으로 게재됐다.

(논문링크: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c01529)  

연구팀은 MOF를 기반으로 나노 규모에서의 갈바닉 치환반응 (Nanoscale Galvanic Reaction)을 통해 매우 간단한 방법으로 은 나노입자를 코발트 기반 MOF 표면에 도입한 나노복합체를 개발했다.

제작된 나노복합체에 인체에 무해한 근적외선을 조사했을 때, 표면에 도입된 은 나노 입자의 광열 전환에 의해 발생한 국소적 열과 이를 통해 자연적으로 방출되는 코발트와 은이온과의 시너지 작용을 통해 일반적으로 내성을 갖는 화학 향균제의 단점을 극복하는 강력한 항균 효과를 확인했다. 이는 나노기술을 생명과학 분야에 적용한 바이오 융합 연구의 대표적인 사례로 평가된다.

광열 전환 효과(Photothermal conversion effect)란 금 또는 은과 같은 플라즈몬 금속 나노입자에 특정 파장의 빛이 조사되면 국소 표면 플라즈몬 공명(Localized surface plasmon resonance)에 의해 형성된 표면 전기장이 조사된 빛의 에너지를 흡수해 이를 열로 변환시키는 현상이다. 이 현상을 이용하면 특정 암 조직 또는 감염된 환부를 표적으로 하는 광열 전환 치료를 통해 세균의 감염을 효과적으로 치료를 진행할 수 있다.

▲  좌측부터 최인희 교수, 김도윤 석사과정,  박정태 교수,  박건우 석사과정

연구팀은 이 광열전환 효과와 나노복합체로부터의 금속 이온 방출의 시너지 효과를 동시에 유발하여 항균 능력을 강력하게 향상시켰으며, 특히 광열 전환을 통한 국소적 열 방출이 주변의 박테리아 세포막을 효과적으로 파괴할 수 있다는 점을 확인했다.

이번 연구는 두 연구 그룹에서 각각 수행하고 있는 연구재단 중견연구과제의 지원으로 수행됐다.