스페인(西班牙) 세비야대학과 영국 노팅엄대학 공동연구팀이 3D 프린팅 기술을 이용해 생분해성 및 생체적합성을 내포한 안정된 상태의 황금(stabilised gold) 나노입자 이미지를 최초로 확립하는 성과를 도출했다.

연구를 진행하는 과정에서 나노입자의 이미지는 세비야대학 로고의 모양으로 프린트됐다.

양교가 17일 공개한 내용에 따르면 이번에 도출된 성과는 장차 황금 기반 생체적합성 바이오센서를 만드는 등 제약산업에도 유용하게 적용될 수 있을 전망이다.

생체적합성 바이오센서는 발암성 세포들이나 종양 생체지표인자들을 발견하는 데 효과적일 수 있음이 입증된 바 있다.

이와 관련, 적층 가공(additive manufacturing)으로도 불리는 3D 프린팅은 최근들어 복잡한 기하학적 구조 또는 맞춤제조(personalisation)를 위해 적용하는 데 이상적인 기술로 인식되고 있는 추세이다.

3D 프린팅 특유의 다층(layers) 기반 가공방식이 전통적인 제조방법에 비해 소단위(small-batch) 제조에 따른 비용을 절감해 줄 수 있을 것으로 기대되기 때문.

특히 제약업계는 3D 프린팅 기술이 완전한 맞춤 치료제를 가능케 해 줄 관문이 될 수 있을 것으로 보고 주목하고 있는 것이 현실이다.

세비야대학 및 노팅엄대학 공동연구팀은 잉크젯 프린팅 기술에 주안점을 둔 가운데 이번 연구를 진행했다. 이 기술이 고해상도 뿐 아니라 동일한 프린팅 공정으로 한가지 이상의 물질(material)을 프린트할 수 있을 것이라는 가능성에 주목했던 것.

실제로 연구팀은 이 기술을 적용해 황금의 전도력과 생체적합성에 기반을 둔 맞춤 바이오센서로 이용될 수 있을 것으로 기대되는 제조 시스템을 선보였다.

현재의 나노입자 기반 잉크젯 프린팅용 황금잉크의 경우 매우 불안정한 관계로 서로 쉽사리 응집하고, 이로 인해 프린팅이 어렵다는 문제점이 지적되어 왔던 형편이다.

바로 이 같은 이유로 프린트하기 쉬운 데다 안정성이 확보된 황금잉크의 개발은 매우 유용하고 소중한 대안이 될 것으로 기대를 모아왔다.

이번 연구는 세비야대학 약학부 유기‧제약화학과의 안나 알쿠디아 크루즈 교수, 같은 대학 화학부 물리화학과의 라파엘 프라도 호토르 교수 및 노팅엄대학 화학공학과의 리키 윌먼 교수 등이 주도했다.

고분자물질(즉, 폴리우레탄)을 사용해 머리빗 구조로 고도의 안정성이 확보된 미세 황금 나노입자가 확립된 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 연구를 진행하면서 천연당(糖)의 일종인 아라비노스(arabinose)로부터 다양한 고분자물질들을 추출해 생체적합성 및 생분해성을 내포하고 있을 뿐 아니라 재래식 오일류 추출 고분자물질을 얻을 때 수반되는 오염된 잔류물질의 생성을 배제코자 했다.

이 같은 유형의 고분자물질이 황금 나노입자를 얻기 위해 사용된 것은 유례가 없는 일이었다.

화학적으로 상이한 3가지 기능성 고분자물질들로부터 얻어진 이 나노입자는 크기가 최대 10나노미터(nm)에 불과해 잉크젯 프린팅으로 프린트할 수 있을 만큼 충분히 작았던 데다 최소한 6개월 동안 안정된 상태를 유지한 것으로 나타났다.