반도체가 냄새를 맡는다?…세포 모사한 '초민감 센싱 플랫폼' 개발

생체 기관의 구조와 유사한 3차원 인공 세포구조물 집적 칩 최초 제작

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템 연구단 김태송 단장 연구팀이 국민대학교 화학과 유연규 교수팀과의 공동연구를 통해 반도체의 주된 재료인 실리콘 기판 위에 수만 개 이상의 3차원 인공세포막을 제작하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

연구진은 실리콘 기판에 수만 개의 미세 구멍을 만들어 개개의 구멍 위에 균일하고 넓은 표면적을 갖는 3차원 인공세포 구조물 제작 방법을 최초로 개발했다. 특히 5일 이상 구조물이 터지거나 변형되지 않고 유지될 수 있을 정도로 인공세포막의 안정성이 뛰어났다. 또한, 이 실리콘 기판 위에 제작된 3차원 인공세포막 구조물에 '세로토닌' 수용 채널을 다량 결합했다. 세로토닌은 뇌 신경계에 작용하는 신경전달물질의 하나로 행복을 느끼는 데에 기여한다고 일반적으로 알려져 있다.

연구진은 이 결합 된 채널들이 정상적으로 작동함을 확인하고 이를 통해 제작한 인공세포막이 구조물로서 뿐만 아니라 세포의 기능도 정상적으로 수행할 수 있음을 밝혔다. 이를 응용하면 생명체만큼이나 민감하고 정확한 센서로 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 김태송 박사는 "이번 연구를 통해 개발된 기술은 아직도 우리가 알지 못하는 생명현상의 근원을 밝히기 위한 연구 플랫폼으로서뿐 아니라, 반도체 기판 위에 고정된 3D 인공 세포 집합체에 실제 개 코의 후각세포와 기능을 그대로 적용해 마약이나 폭발물 같은 특정 물질을 인식하는 인공 개 코를 포함한 우수한 인공 오감 센싱 플랫폼으로 활용할 수 있다"라고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr