KOSEN 한인과학기술자네트워크

전세계에서는 매일 수천 명의 사람들이 누군가의 수혈 때문에 목숨을 건지거나 질병에서 회복된다. 그러나 혹시 이런 생각을 해 본 적은 없는가? 실온에서 오랫동안 저장할 수 있고, 모든 환자들이 혈액형과 관계 없이 수혈받을 수 있는 대체혈액(인공혈액)이 개발된다면, 좀 더 많은 사람들의 생명을 구할 수 있을텐데...
「Haem02 프로젝트」의 키포인트는 뭐니뭐니해도 헤모글로빈이다. 헤모글로빈은 적혈구 속에 들어 있는 핵심 단백질로, 산소를 인체의 구석구석으로 전달해 주는 막중한 임무를 수행하고 있다. 프로젝트의 목표는 인공 헤모글로빈 기반 산소전달자(HBOC)를 개발하는 것인데, HBOC는 수술이나 외상 시에 손실된 혈액을 대체할 수 있다. 그러나 문제는 그리 간단치 않다. 지금껏 안전하고 효과적인 HBOC를 만들려던 많은 노력들이 수포로 돌아갔는데, 그 이유는 "적혈구라는 보호환경을 벗어날 경우, 헤모글로빈이 독소로 돌변하기 때문"이다. 에섹스 대학교의 연구진이 개발중인 제품의 차별성은 바로 여기에 있으니, 그것은 "적혈구를 벗어나더라도 인체의 방어망에 의해 독성이 해독된다"는 것이다. 연구진은 전자전달경로가 강화된 재조합 헤모글로빈 변이체를 이용하여, 세포외 환경에서 발생하는 헤모글로빈의 산화독성 문제를 해결했다. 비즈니스 면에서 보더라도, 인공혈액 개발은 엄청난 사업이다. 지난 25년 동안 전세계에서는 쓸만한 대체혈액을 개발하기 위해 27억 달러의 자금이 투자되었으며, 미국의 경우 수많은 업체들이 대체혈액을 개발하려다가 줄줄이 낙마했다. 에섹스 대학교의 연구진은 MRC와 BBSRC로부터 150만 유로의 연구비 지원을 받아, 실현가능한 인공혈액의 상업화에 박차를 가하고 있다. 그들이 개발한 HBOC는 미국과 호주에서는 이미 특허를 취득했으며, EU에서는 특허 취득을 앞두고 있다. "영국에서는 인공혈액 연구가 붐을 이루고 있다. 우리는 연구비 지원을 받아 `최고 수준의 연구`와 `상업화` 간의 갭을 메우는 첫 걸음을 내디뎠다"고 쿠퍼 교수는 말했다.
출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140609093826.htm

예쁜 꼬마선충에게서 먹이를 빼앗게 되면 발달이 점차 중단된다. 이 생물체는 계속 꿈틀거리고 먹이를 찾아 헤매지만 그 세포와 조직은 노화가 중단되고 휴지상태가 된다. 다시 먹이가 풍부해지면서 이 벌레는 원래대로 발달하지만 정상적인 경우보다 두 배 정도 수명이 증가되었다. 젊음의 샘을 찾기 위한 수 백년 동안의 노력은 몇 가지 흥미로운 결과에 도달하게 되었다. 그 중 하나는 극단적으로 먹는 것을 중단하는 것이다. 이 새로운 연구는 예쁜 꼬마선충을 대상으로 수행되었으며 칼로리 제한의 경이로움을 설명할 수 있으며 장수할 수 있는 쉬운 방법을 제공하고 있다. 듀크대학의 생물학과 교수인 데이비드 셔우드는 “낮은 영양분이 들어간 먹이는 우리의 세포가 휴지기 상태로 들어가도록 하는 동일한 경로를 만들어낼 가능성이 있다. 이 과정을 약학적으로 조작하여 다이어트의 고통없이 노화를 방지하는 방법을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.
출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140619205438.htm

전세계의 문화는 "여성은 선천적으로 엄마가 되도록 프로그래밍되어 있다"고 가정해 왔다. 그러나 새로운 연구에 의하면, 자녀양육 행위는 여성뿐만 아니라 남성의 뇌에서도 동일한 양육회로를 활성화시킨다고 한다. 이는 "신경학적으로 볼 때, 소위 모성이라는 것은 여성에게만 독특한 게 아니고, 여성호르몬에 의해 활성화되는 것도 아니며, 자녀를 양육하기로 결정한 사람에게는 누구나 생겨날 수 있는 것이다"라는 것을 시사한다. "이번 연구는 `남성의 뇌도 육아경험을 통해 변화할 수 있다`는 사실을 최초로 증명한 연구다. `지금까지 여성의 전유물로 간주되었던 양육회로가 양육 경험에 의해 활성화될 수 있다`는 사실은 매우 흥미로운 일이다. 이는 `부부의 공동책임`과 `결혼생활의 평등`을 강조하는 시대적 변화와도 맞아떨어진다"고 예일 대학교의 켈빈 펠프리 교수(신경과학)는 논평했다. 편도체 기반 네트워크가 활성화 정도는 육아에 투자하는 시간에 비례하는 것으로 나타났다.
남성과 여성은 모두 `엄마`가 될 수 있는 뇌 회로를 갖고 태어났으며, 이 회로는 육아 경험을 통해서 활성화된다"고 연구진은 덧붙였다.
출처 : http://news.sciencemag.org/brain-behavior/2014/05/parenting-rewires-male-brain

수소에너지는 청정에너지로 여겨지고 있다. 수소에너지는 수소생산, 수소 저장 및 수소이용으로 나뉘어지는데, 수소 저장에서는 특히, 수소를 저장할 수 있는 탱크의 재질이 개발될 필요성이 있으며 콤팩트하고 저가의 재료와 시스템이 개발되면 연료전지와 연계 및 수소에너지 단독으로 응용분야가 크게 확대될 수 있다. 미국에너지부는 가볍고 콤팩트하며 경제성이 있는 첨단 수소저장 시스템을 개발하기 위해 6개 프로젝트에 7백 만 불을 지원할 계획을 발표하였다.
• 캘리포니아 Materia of Pasadena는 고압 저장 탱크에 비싼 탄소섬유 복합재료의 사용을 줄일 수 있는 새로운 레진 시스템을 시험하기 위해서 200만불을 받을 것이다.
• 노스캐롤라이나 Greensboro의 PPG 산업체는 현재 사용되고 있는 탄소섬유를 대체하여 새로운 고강도 유리섬유를 절반 가격으로 생산할 수 있는지를 시험하기 위해서 120만 불을 받을 것이다.
• 캘리포니아 리버무어에 있는 샌디아 국립 실험실은 수소 저장 시스템에 사용하기 위한 저가의 대체재료를 체계적으로 스크리닝하기 위해 120만 불을 받을 것이다.
• 캘리포니아 리버무어에 있는 로렌스 리버무어 국립실험실은 탱크 내로 펌핑할 필요가 있는 수소의 양을 줄일 수 있는, 가역적이며 고용량의 자동차를 개발하기 위해 120만 불을 받을 것이다.
• 캘리포니아 샌프란시스코의 Ardica는 높은 용량을 가지는 수소저장 재료로서 잠재성을 가지는 수소 알루미늄의 생산을 위한 저가 생산 공정을 이전하고 스케일업하기 위해서 120만 불을 받을 것이다.
• 캘리포니아 말리부의 HRL 실험실은 실제적인 수소 저장에 응용하는데 필요한 특성을 가지는 고용량의 가역적인 수소저장 재료를 개발하기 위해서 백만 불을 받을 것이다.
출처 : http://www.jeccomposites.com/news/composites-news/us-energy-department-awards-7-million-advance-hydrogen-storage-systems

미국 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스 산하 번스 공과대학 학생으로 구성된 연구팀이 평균 크기의 주거용 지붕으로 적용될 때 자동차가 11,000 마일을 운행할 경우 연간 발생되는 양과 동일한 스모그를 유발하는 질소산화물을 분해할 수 있는 코팅한 기와를 발명했다. 만약 1백 만 개의 지붕 위에 있는 기와가 이산화티탄 혼합물로 코팅된다면, 매일 21톤의 질소산화물이 제거될 수 있을 것으로 연구진은 추산했다. 또 연구진은 평균 크기의 주거용 지붕을 코팅하는데 소요되는 충분한 양의 이산화티탄에 대한 비용은 단 5달러에 이를 것으로 추산했다.

그림1) 이산화티탄 혼합물로 코팅된 왼쪽 두 개의 기와. 코팅되지 않은 오른쪽 기와. 이산화티탄으로 코팅된 상업적으로 이용할 수 있는 기와(상층)

먼 거리를 가려면 자동차에 동력을 공급하기 위하여 더 큰 배터리가 필요하다. 그러나 그 결과로 더 커진 전기 자동차의 무게는 더 많은 에너지를 소비하게 만든다. 그렇지만 만약 자동차 자체가 배터리라면 어떨까? 스웨덴의 왕립 공과대가 탄소 섬유로 전도유망한 해결책을 발견하였다. 왕립 공과대(KTH) 자동차 및 항공 공학 부문 연구자인 에릭 자크는 탄소 섬유가 전기 자동차에서 2가지 기능을 채울 수 있다고 전했다. 즉, 탄소 섬유는 자동차 차체를 위한 경량의 강화 복합 재료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 리튬 이온 배터리에서 활성 전극으로 기능할 수 있다. "예를 들어 자동차의 덮개는 배터리의 일부가 될 수 있다."라고 매트 요한슨이 말했다. 또한, 배터리와 구조적 재료의 유사한 병합은 휴대전화나 다른 배터리로 동작되는 장치에서 이용될 수 있을 것이라고 매트 요한슨이 덧붙였다.
출처 : http://phys.org/news/2014-06-battery-electric-car-weight.html

미국 국방부 산하 DARPA의 제트맨 프로젝트는 도마뱀붙이에서 영감을 받은 등반 장치를 이용하여 인간이 유리벽을 오를 수 있음을 최초로 시연하였다. 이 역사적 등반에서 98.9킬로그램의 등반가가 추가적인 22.7킬로그램의 짐을 나르면서 다른 등반 장비를 사용하지 않고 오로지 도마뱀붙이에서 영감을 받아 손에 들고 쓰는 한 쌍의 패들만을 사용하여 한 번의 시도에서 7.6미터의 유리벽을 올랐다가 내려왔다.
도마뱀붙이의 발가락이 가진 해부학적 구조는 길이가 100마이크로미터, 반지름이 2마이크로미터인 줄기(stalk)처럼 생긴 강모(setae)로 이루어진 미세 계층 구조이다. 각각의 강모에는 가장 넓은 곳의 지름이 대략 200나노미터인 압설기(spatulae)라고 불리는 수백 개의 말단 뭉치가 튀어 나와 등반 표면과 접촉한다. 도마뱀붙이는 압설기와 원상태로 되돌릴 수 있는 접착될 표면 사이에 물리적 결합의 상호작용, 특히 반 데르 발스 분자간 힘(van der Waals intermolecular force)을 이용하여 유리를 기어오를 수 있으며, 결과적으로 도마뱀붙이의 발가락을 표면에 쉽게 붙이고 뗄 수 있다.
출처 : http://phys.org/news/2014-06-darpa-z-man-human-climbing-geckos.html

최근 생활 수준의 향상으로 인하여 비만이 전염병처럼 확대되고 있어서 전세계적인 문제점으로 부각되고 있다. 여성호르몬인 에스트로겐이 비만에 미치는 영향은 중추신경계, 근육, 지방조직, 간, 췌장, 심혈관계 등 다양한 수준에서 이루어진다. Henneberg 박사는 “에스트로겐에 피폭되면 체중이 증가하는 것으로 알려져 있다. 에스트로겐은 특히 갑상선 저해와 해마의 조절을 통하여 이러한 효과를 나타냈다. 콩 제품에는 에스트로겐 유사물질이 포함되어 있으며, 우리는 미국과 같은 콩을 많이 포함하는 식품을 먹는 국가에서는 남성들의 여성화가 크게 우려하고 있다”고 말했다. Henneberg 박사는 “또 다른 에스트로겐 유사물질 공급원은 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride: PVC)이다. PVC 제품은 대부분이 선진국에서 의료용 장비에서부터 상수도 공급망까지 다양하게 이용되고 있다”고 덧붙였다. Henneberg 박사는 서방 선진국의 남성들에서 테스토스테론과 에스트로겐의 비율 변화가 미세한 진화적 변화도 유발시킬 수 있다고 강조했다
출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140613101546.htm

캘리포니아대학 버클리캠퍼스의 과학자들이 엄마의 양육, 사회적 애착, 출산 등에 관련된 호르몬인 옥시토신(oxytocin)이 고령의 마우스에서 건강한 근육 유지 및 회복에 효과를 내는 것을 발견했다. ‘Nature Communications’ 최신호에 발표된 이번 연구 결과는 옥시토신을 노화 연관 근육 감소증 치료에 적용할 수 있음도 보여주고 있다. 최근에 혈액에 존재하는 몇몇 다른 생화학적 인자들이 노화 및 질병에 관련된 것으로 보고되었다. 그러나 옥시토신은 미국에서 사람에게 약물로 허가된 물질 중에서는 처음으로 항노화 효과가 확인된 것이라고 연구팀은 강조했다. 옥시토신을 화학 합성한 약물인 피토신(Pitocin)은 출산 후의 출혈을 막는데 이용되고 있으며, 옥시토신 비강 스프레이는 자폐증, 정신분열증, 치매와 같은 정신 질환 관련 증상의 경강에 대해서도 임상 시험이 진행되고 있다.
출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-06/uoc--ho060614.php

후쿠시마 다이치 원자력발전소 2호기의 정화작업에 새로운 로봇 2대가 투입되고 있다. 1대는 벽을 닦아 내고 다른 1대는 바닥을 청소한다. 후쿠시마 2호기는 3년 전 노심용융 사고를 겪었지만 수소폭발은 일어나지 않아 다른 원자로 건물에 비해 상태는 양호한 편이다. 따라서, 2호기 건물은 상대적으로 손상을 덜 받았고 잘 밀폐되어 방사성 물질이 누출되지 않은 상태지만 내부에 오염물질이 그대로 갇힌 채 있기 때문에 작업자들이 다시 진입할 수 있게 하기 위해서는 사전에 오염물질을 제거할 필요가 있다. 작년 11월부터 2호기 정화작업에 투입되고 있는 작은 로봇 라쿤(Raccoon)은 체계적으로 표면을 긁어내고 1층 바닥을 제트 스프레이로 청소해 왔다. 6월 9일에는 스웨덴에서 공수된 거의 1톤 가량 나가는 보다 큰 자매 로봇으로 개조된 허스크바나(Husqvarna) DX-140이 정화작업에 투입되었다.
출처 : http://www.world-nuclear-news.org/RS-Next-stage-for-robot-decontamination-1306141.html