회수·분산 용이한 미생물 제거 은나노복합체 개발

은나노복합체의 합성 과정을 보여주는 모식도. (A)는 평균 7 nm와 15 nm 크기의 입자가 고정된 은나노복합체를 합성하는 과정으로 금 씨드를 사용하고 (B)는 30 nm 크기의 입자가 고정된 은나노복합체를 합성하는 과정으로 은 씨드를 사용했다.

아주경제 이한선 기자= 국내연구진이 회수·분산이 용이한 미생물 제거 은나노복합체를 개발했다.

미래창조과학부는 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 우경자 박사팀과 서울대학교 보건대학원 고광표 교수팀이 은 나노입자를 마이크론 크기의 자성복합체 위에 3차원 구조로 고정시켜 유해 미생물에 치명적인 피해를 가하는 은나노복합체 소재를 개발했다고 3일 밝혔다.

이번 연구결과는 영국 왕립화학회가 출판하는 세계적 국제학술지 저널 오브 머티리얼즈 캐미스트리 B 제1권 21호의 표지 논문으로 선정돼 7일 출판 예정이다.

나노소재를 유해 미생물 제거에 이용하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 은 나노입자는 유해 미생물에 대해 우수한 효용을 나타내지만 외부로 유실되면 생명체에 독성을 나타낼 수 있다.

은 나노입자는 작을수록 독성이 심하고 입자와 이온이 모두 효용을 나타낸다.

은 나노입자를 이용한 유해 미생물 제거 연구는 20nm 이하의 단위 나노입자에 집중돼 있고 단위 나노입자를 사용하는 한 외부로의 유실 문제를 근본적으로 해결할 수 없다.

연구팀은 자성 마이크론소재에 은 나노입자를 견고하게 결합해 회수와 분산성을 확보해 환경오염을 줄이고 노출된 나노입자 표면이 유해 미생물에 직접 작용하게 했다.

자성이 있는 마이크론 크기의 구형 소재 위에 핵과 핵을 떠받치는 기둥을 함께 감싸는 견고한 3차원 구조로 고정된 은나노복합체 소재를 개발해 유해 미생물 제거 효과 및 메커니즘을 밝혀냈다.

연구팀은 자성 마이크론소재 표면에 많은 팔들을 만들고 팔 끝에 은으로 된 1~3nm 핵을 매단 후 이 핵들을 적정 크기로 뭉쳐 간격을 재배치했다.

이후 재배치된 핵과 팔을 함께 감싸는 은 나노입자를 고정시켜 견고한 3차원 구조의 30 nm 크기 은나노복합체 소재를 완성했다.

복합체 표면은 은 나노입자와 이온이 상보적으로 덮고 있는 독특한 구조로 항균, 항바이러스 작용에 시너지 효과를 줄 것으로 예측된다.

개발된 소재를 박테리아와 바이러스 제거 실험에 적용한 결과 각각 99.9999%와 99% 이상의 제거율을 기록했다.

복합체 위에 고정된 은 나노입자가 이빨과 같은 역할을 해 접촉하는 박테리아를 물어뜯고 표면의 은 나노입자와 이온이 바이러스를 흡착해 치명적 효과를 주는 것을 전자현미경으로 관찰했다.

KIST 우경자 박사는“이번 연구를 통해 새로운 구조의 나노복합 소재를 개발해 원천기술 확보와 그린환경 구축, 삶의 질 향상의 토대를 마련했다”고 밝혔다.