신약과 신소재에 혁신 가져올 콜로이드 공중 부양 기술

KRISS 연구진이 공중부양 기술로 콜로이드 액체를 공중에 띄워 실험하고 있다. 사진제공=KRISS

신약과 신소재 개발에 획기적인 변화를 가져올 수 있는 기술을 국내 연구진이 제시했다.

신약과 신소재 개발 연구와 관련 산업 현장에서 사용하는 기존 방법은 원하는 결정이나 물질을 만들려고 할 때 중력과 장치에 영향을 크게 받는다. 반면 국내 연구진이 개발한 방법은 공중에 떠서 중력이나 장치 영향을 거의 받지 않으며 원하는 형태를 만들 수 있기 때문이다.

한국표준과학연구원(KRISS) 소재융합측정연구소 극한측정연구진이 밀리미터 크기 콜로이드 액체를 공중에 띄워 결정화 과정을 실시간으로 관찰하는 방법을 개발했다고 29일 밝혔다.

콜로이드는 우유나 혈액, 안개처럼 입자들이 다른 물질 속에서 골고루 혼퍼져서 떠다니는 합물이다. 우유에는 물에 단백질과 칼슘 등이 둥둥 떠다닌다.

연구자들은 콜로이드를 이용해 피부에 잘 맞는 화장품과 몸에 잘 흡수되는 약을 개발한다. 콜로이드에서 물과 같은 액체가 사라질 때 입자들이 뭉치며 형태를 만드는데, 이 과정을 제대로 알아야 원하는 물질을 만들 수 있다.

이를 위해서 연구자들이 다양한 실험을 하는데, 외부 영향을 최소화하고자 나노크기 입자를 대상으로 한다. 하지만 특수 용기에 넣은 나노입자도 용기라는 물체에 영향을 받는다. 크기가 작은 나노입자는 용기 영향을 더 크게 받는다.

이에 연구진은 콜로이드를 공중에 띄워 용기나 중력 영향을 받지 않는 방법을 생각해냈다. 세계에서 유일하게 표준연이 보유한 정전기 공중부양 원천기술을 활용한 방법이다.

연구진은 정전기 공중부양 장치와 산란장치를 결합해 콜로이드 액체를 공중에서 증발시키며 실시간으로 결정화 과정을 관찰했다. 공중에 뜬 콜로이드가 공중에 떠 완전한 구 모양을 갖추고, 표면에서 물이 고르게 증발하며 결정화가 매우 균일하게 진행됐다.

조용찬 선임연구원이 공중에 뜬 콜로이드 결정화 과정을 관찰하고 있다. 사진제공=KRISS

공중 부양 기술이 신약 개발에 효과적인 이유도 외부 영향 없이 결정 연구를 할 수 있어서다. 액체로 된 약은 효과가 빨리 나타나는 반면 알약은 상대적으로 효과가 느리다. 이런 이유로 세계적인 제약회사에서는 흡수가 빠른 신약 개발에 나서고 있다.

해외에서는 흡수가 빠른 약을 개발하는데 음파를 이용해 공중에 띄워 결정 연구를 하고 있다. 하지만 음파도 결정에 영향을 많이 줘 원하는 형태로 만드는 과정을 찾아내기가 쉽지 않다.

이수형 책임연구원은 “공중 부양 기술을 이용하면 큰 입자로 다양한 결정 연구를 할 수 있다”며 “현미경으로 직접 보면서 실험할 수 있어, 원하는 결정을 만들기가 상대적으로 쉬워 신약 개발에 혁신을 가져올 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 3월호에 표지논문으로 게재됐다.

박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자