알츠하이머병 진단과 관련 있는 신경전달물질을 더 민감하게 검출할 수 있는 기술이 나왔다.
한국과학기술원(KAIST)은 이진우 생명화학공학과 교수팀이 그래핀 기반으로 과산화효소 선택성과 활성을 모방한 '나노자임'(Nanozyme)을 합성했다고 23일 밝혔다.
효소는 우리 몸속 다양한 화학 반응에 촉매로 참여한다.
이 중 과산화효소는 과산화수소와 반응하면 푸른색을 띤다.
산화 과정에서 아세틸콜린을 포함해 과산화수소를 배출하는 다양한 물질을 시각적으로 확인할 수 있다는 뜻이다.
아세틸콜린은 알츠하이머병 조기 진단과 연관 있다.
다만 효소는 안정성·생산성이 낮고 비싸다.
효소를 모방하는 나노물질의 경우 활성 모방은 할 수 있으나, 원하지 않은 다른 부가적인 반응을 일으킬 수 있다.
연구팀은 과산화효소 활성만을 선택적으로 본뜨는 질소·붕소 동시 도핑 그래핀을 합성했다.
이 그래핀의 경우 과산화수소 활성이 폭발적으로 증가하나, 다른 효소 활성은 거의 없어 과산화효소를 정확하게 따라 할 수 있다.
연구팀은 실험적 내용을 계산화학을 통해 증명했다.
새롭게 개발한 물질을 이용한 아세틸콜린 검출 역시 성공했다.
이진우 교수는 "효소 모방 물질은 오래되지 않은 분야나, 기존 효소를 대체할 수 있다는 잠재성 때문에 주목받는다"며 "이번 연구를 통해 효소의 높은 활성뿐 아니라 선택성까지 가질 수 있는 물질을 합성하는 기술을 확보한 것"이라고 말했다.
연구는 한국연구재단 이공분야 기초연구사업 중견연구자지원 사업을 통해 진행됐다.
김문일 가천대 바이오나노학과 교수·곽상규 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 교수팀과 함께 한 연구 논문은 국제학술지 '에이씨에스 나노'(ACS Nano) 3월 25일 자에 실렸다.