누에고치 실크단백질 융합, 형광실크 개발 및 항균 작용 원리 규명

▲ Advanced Science(2018, 6호) 표지

농촌진흥청은 형광단백질과 누에고치의 실크단백질을 융합해 천연 플라즈모닉스 바이오신소재 ‘형광실크’를 개발하고, 이 소재가 광촉매 반응에 의해 항균 작용을 하는 원리를 규명했다.

* 플라즈모닉스: 전자기파에 의한 금속나노구조의 특이한 광학특성을 이용한 기술분야로 분광센서, 발광소자, 태양광소자, 바이오센서, 환경센서 등에서 광범위하게 활용되고 있음.

이번 연구는 ‘형광실크를 이용한 항균 다중기능섬유 개발’ 과제에 따른 것으로, 미국 퍼듀대학교와 공동으로 진행했다.

붉은색을 띠는 형광실크는 버블팁아네모네(말미잘류)에서 분리된 형광단백질(mKate2) 유전자를 누에 실크단백질(피브로인) 유전자에 융합해 만든 형질전환누에를 통해 개발했다.

형광실크에 녹색광(가시광선 또는 태양광)을 비추면 광촉매 반응이 일어나면서 활성산소(Reactive oxygen species, ROS)인 수퍼옥사이드(O2-)와 일중항산소(1O2) 등이 생성돼 병원균 등 유해물질을 제거한다.

* 활성산소종: 반응성이 높은 산소

형광실크에 녹색광을 60분 동안 비췄을 때 대장균 생장이 50% 이상 억제되는 것으로 분석됐다.

또한, 형광실크를 실크 용액, 필름, 밴드 등으로 가공하는 공정 기술도 개발했다. 가시광선만으로 상처를 소독하거나 오염을 제거할 수 있어 의료품이나 필터, 의류 용품에도 활용할 수 있다.

이번 연구 결과는 올해 국제 학술지인 Advanced Science(IF=12.4) 6호의 표지 논문으로 선정돼 학술적으로도 인정받았다.

농촌진흥청 국립농업과학원 잠사양봉소재과 김성렬 농업연구사는 “천연 형광실크는 광촉매 효과가 뛰어나며, 생체 적합성이 좋아 인체 내부와 외부에 모두 활용할 수 있다.”라고 전했다.

또한 “앞으로 형광실크가 의료품이나 반도체 소재, 바이오센서, 기능성 섬유 등 폭넓게 활용될 수 있도록 응용 연구를 이어가겠다.”라고 말했다.


출처: 농촌진흥청