분야
보건의료,생명과학
발행기관
한중과학기술협력센터
발행일
2021.12.28
URL
중국과학원 선전첨단기술연구원 Dai Zhuojun(戴卓君) 연구팀은 Liu Zhiyuan(劉志遠) 연구팀과 공동으로 신속 복구가 가능한 새로운 생체재료 구축 아이디어를 제안하고 이를 유비쿼터스 생체 재료 조합 방법으로 전환하여 스마트 제조 및 웨어러블 장치 조립 등 분야에서 적용할 예정이다. 관련 연구 성과는 국제학술지 “Nature Chemical Biology”에 게재되었다.
통상적으로 항원과 항체 분자는 구조상 일정한 상보성을 가지며 분자간 작용력 을 통해 비공유 결합을 형성하며 매우 짧은 시간에 특이적 상호작용이 일어나 안정적으로 결합한다. 이러한 결합력은 외력 파괴에 의해 신속하게 환원되며 신속한 자가치유를 달성한다. 연구팀은 해당 원리를 기반으로 표면에 항원과 나노 항체 두가지 재조합 균주를 각각 구축한 후 두가지 균주를 일정한 비율로 혼합하고 항원-항체 사이의 신속한 상호작용을 통해 안정적이고 고효율의 자가치유 능력을 가진 LAMBA 전구체 재료를 제조했다. LAMBA 전구체 재료의 특성은 하이드로겔과 유사하기 때문에 3D 프린팅, 미세유체 제어 등 기존의 재료 가공 기술을 통해 LAMBA 재료를 형태와 성능이 다양한 재료로 가공할 수 있다.
연구팀은 두가지 재조합 세균 표면에 효소와 나노촉매제를 첨가하고 LAMBA 재료로 제조해 성공적으로 농약의 주요 성분인 파라옥손을 저독성 4-아미노페놀로 분해했다. 또한, 한가지 세균표면에 전분가수분해효소를 첨가하고 다른 한가지 세균포 내에는 레할로스 합성효소를 발현시켜 전분이 먼저 전분가수분해효소에 의해 말토오스로 전환되고 그 다음, 말토오스가 기질로서 다른 재조합 세포포 내에 운반되어 트레할로스로 전환되도록 했다.
LAMBA 재료의 초강 자가치유 능력과 스마트 프로그래밍 능력에서 영감을 받아 연구팀은 웨어러블 장치와 바이오센서에서의 응용을 탐구했다. 웨어러블 장치는 인체의 기본적인 생리 신호를 감지하여 일상적인 건강 검사, 재활치료 지원 등 효과를 달성할 수 있으며 양호한 인장 특성과 전기 전도성은 정상적인 작동에 필요한 전제 조건이다. 연구팀은 실험을 통해 LAMBA 재료의 전기전도성가 반복적인 순환 인장에도 안정적으로 유지됨을 확인했다. LAMBA 재료는 파괴된 후 몇분 만에 기존 성능을 복구할 수 있다.
또한, 유연성 LAMBA 전기생리학적 센서는 근육의 전기 신호를 정확하게 포착할 수 있다는 연구 결과도 있어 동일한 방법으로 제작한 단일균 또는 금박막 센서보다 더 나은 신호 대 잡음비를 보인다. LAMBA는 유연성 재료로서 변형 센서 제조에서도 뚜렷한 우세를 가진다. 금박막으로 제조한 센서와 비교할 경우, 유연성 LAMBA 변형 센서는 변형 정도를 더 균일하게 나타낼 수 있다.
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