KAIST, 살아있는 세포 전자현미경으로 실시간 관찰 성공

차세대 신소재 그래핀 이용, 신약 개발에 기여 기대 국제 학술지 나노 레터스(Nano Letters) 6월호 표지논문

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 신소재공학과 육종민 교수 연구팀이 경북대학교 한영기 교수 연구팀과 공동연구를 통해 살아있는 세포를 전자현미경으로 실시간 관찰하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

살아있는 세포의 전이·감염에 관한 전 과정을 규명할 수 있게 돼 신약 개발에 기여할 것으로 평가받는 이번 연구성과는 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 온라인판에 지난달 5일 게재된 뒤 6월호 표지논문으로 선정됐다.(논문명:Live-Cell Electron Microscopy Using Graphene Veils)

수십~수백㎚(나노미터) 크기의 바이러스 등을 비롯해 세포와 세포를 이루는 기관들은 가시광선을 이용하는 일반 광학현미경으로는 관찰이 어려워 해상력이 매우 높은 전자선을 이용하는 전자현미경 기술을 이용한다.

하지만 전자현미경은 효율적인 작동을 위해 매우 강력한 진공상태가 필요하며 가시광선보다 수천 배 이상 높은 에너지를 갖는 전자를 이용하기 때문에 관찰 시 세포의 구조적인 손상이 불가피하다.

이에 따라 현재 극저온 전자현미경을 통해 고정 작업 및 안정화 작업을 거친 표본만 관찰이 가능하다.

이번 공동연구서 육 교수팀은 지난 2012년 개발한 그래핀 액상 셀 전자현미경 기술을 응용해 전자현미경으로도 살아있는 대장균 세포를 관찰하는데 성공했다.

또 이를 재배양시켜 전자와 진공에 노출됐어도 대장균 세포가 생존한다는 사실을 확인했다.

이번 연구에서 활용된 그래핀은 약 0.2 나노미터 두께의 원자 막이다. 그래핀은 강철보다 200배 강한 강도와 높은 전기 전도성을 가지며 물질을 투과시키지 않는 성질이 있다.

육 교수팀은 이런 그래핀 성질을 이용, 세포 등을 액체와 함께 감싸주면 고진공의 전자현미경 내부에서 탈수에 의한 세포의 구조변화를 막아줄 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

이어 그래핀이 전자빔에 의해 공격성이 높아진 활성 산소들을 분해하는 효과도 지니고 있어 그래핀으로 덮어주지 않은 세포보다 100배 강한 전자에 노출되더라도 세포가 활성을 잃지 않는다는 결과도 얻어냈다.

육 교수는 "이번 연구결과는 세포보다 더 작은 단백질이나 DNA도 실시간 전자현미경으로 관찰할 수 있다는 의미를 갖는다"면서 "다양한 생명 현상의 기작을 근본적으로 밝히는데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

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