[더테크=조재호 기자] 한미 공동연구진이 가뭄 현상에 착안해서 DNA 박막 위에 유기 용매를 뿌려 균열을 원하는 대로 만드는 기술을 개발했다. 이 균열에 친환경 온열 소재나 적외선 발광체 등을 넣어 기능성 바이오 소재를 제작하는 등 헬스케어 분야에서 활용 가능성이 높을 것으로 보인다.

카이스트는 화학과 윤동기 교수, 기계공학과 유승화 교수, 미국 코넬대 화학공학과 박순모 박사 연구팀이 DNA 박막의 탈수 현상에 기반한 미세구조 균열을 제작했다고 29일 밝혔다.

일반적인 DNA 구조는 2~4 나노미터 주기의 정밀한 구조재료로 구성됐다. 이 구조를 변경하기 위해서는 DNA 빌딩블록으로 정밀하게 합성하거나 오리가미 기술을 활용했는데 복잡한 설계과정과 염기서열이 조절된 값비싼 DNA를 활용해야 했다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 연어에서 추출한 DNA 물질과 화장용 붓을 이용해 기존보다 천배 이상 저렴한 비용으로 DNA를 그림을 그리듯 정렬시켰다. 그리고 3D 프린터를 이용해 지름이 2나노미터인 DNA 분자들을 원하는 방향으로 정렬시키면서 말려 얇은 막을 만들었다.

여기에 유기 용매 방울을 떨어뜨리면 끓는점이 낮은 유기 용매가 DNA내의 수분을 빼앗아 가면서 크랙이 형성되는 현상을 관찰했다. 여기서 DNA 사슬 방향을 원하는 방향으로 조절하고 크랙도 원하는 방향으로 조절할 수 있는 결과를 얻었다.

연구팀이 개발한 DNA 기반 미세 균열 구조 형성 및 제어 기술은 생체 진화적 소재인 DNA로 이뤄진 수십-수백 나노미터의 박막에 DNA 사슬 방향으로 생긴 크랙에 다양한 기능성 소재를 채워 넣는 공정이 가능하다. 향후 다양한 기능성 바이오 소재 및 헬스케어 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

윤동기 교수는 “DNA 미세 크랙 패터닝은 코끼리 피부가 체온을 유지하려는 방법이고, 가뭄에 갈라진 땅이 더 많은 물을 흡수하기 위한 자연의 현상을 그대로 따라 구현했다”며 “이번 연구는 반도체 패턴만큼이나 작은 DNA 빌딩블록 기반의 미세구조 패턴을 제조한 것으로 환경친화적인 면을 고려할 때 그 의의가 더 크다고 할 수 있다”라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈 (Advanced Materials)’ 3월 15일 자 온라인판에 게재됐다.