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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(128)] 나노셀룰로오스, 석유 관련 제품 대체 가능성

나노 셀룰로오스가 석유 관련 제품을 대체할 수 있는 가능성을 제시한 새로운 연구가 발표됐다. 이탈리아 밀라노대학 연구팀이 셀룰로오스 나노섬유(CNF)의 기계적 특성과 내수성을 활용, 석유 관련 제품을 대체할 수 있는 소수성(물 분자와 쉽게 결합하지 못하는 성질)의 종이를 만드는 방법이 제안돼 관심을 모으고 있다고 PHYS가 전했다. 이를 포장 및 생물 의학 기기에 적합한 지속 가능한 고성능 소재를 생산할 수 있다는 연구 결과다. 이 방법론은 초분자적 접근법, 즉 셀룰로오스 나노섬유를 화학적으로 변형시키지 않는 단백질의 짧은 사슬(펩타이드 서열)을 결합하는 것이다. 지속 가능한 소수성 종이는 가까운 미래에 석유 관련 제품을 대체할 수 있다는 기대다. 소재화학 저널(Journal of Materials Chemistry)에 실린 이 연구는 '기계적 강도와 차단 성능을 개선하기 위한 나노셀룰로스-짧은 펩타이드 자가 조립'이라는 제목으로 실렸다. 연구는 밀라노 공과대학의 화학 및 재료 공학과 연구진이 알토 대학, 핀란드의 VTT-기술 연구 센터, CNR의 사이텍(SCITEC) 연구소와 협력해 수행했다. 셀룰로오스 나노섬유는 재생 및 생분해가 가능한 원료인 셀룰로오스에서 추출한 천연 섬유로, 강도와 다양성이 우수한 것으로 잘 알려져 있다. 이 연구에서 밀라노 공과대학의 수퍼바이오나노랩 연구원들은 화학적으로 변형하지 않고도 셀룰로오스 나노섬유의 특성을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 보여주었다. 여기에 펩타이드라는 작은 단백질을 첨가했다. 연구진인 엘리사 마렐리는 방법론을 설명하면서 "제안된 초분자적 접근 방식에는 작은 펩타이드 서열을 추가하는 것이 포함되었는데, 이는 나노섬유와 결합해 기계적 성능과 방수성을 개선한다"라고 밝혔다. 마렐리는 이어 "연구 결과에 따르면 최소량의 0.1% 미만의 펩타이드만으로도 생산된 하이브리드 재료의 기계적 특성을 크게 높여 응력에 대한 저항성을 높일 수 있었다"고 부연했다. 연구진은 이런 결과를 토대로 펩타이드 서열에 불소 원자를 첨가할 경우의 영향을 평가했다. 이를 통해 구조화된 소수성 필름을 만들 수 있었으며, 결과적으로 생체 적합성 및 지속 가능한 특성을 유지하면서도 더 큰 내수성을 제공할 수 있었다. 연구진의 피에란젤로 메트랑골로는 "이러한 발전은 성능 면에서 석유로 만든 재료와 경쟁할 수 있는 생체 재료를 만드는 새로운 기회를 열어 준다. 이는 환경에 대한 영향을 줄이면서 석유 제품과 동일한 품질과 효율성을 달성한다. 이러한 하이브리드 소재는 습기에 대한 저항성이 중요한 지속 가능한 포장에 매우 적합하며, 생체 적합성으로 인해 생체 의료 기기에도 사용할 수 있다"라고 강조했다.
- IT/바이오
2024-11-08
[먹을까? 말까?(64)]파인애플, 매일 먹어도 괜찮을까? 과다 섭취시 나타나는 부작용

파인애플은 비타민C가 풍부하며, 소화를 돕는 브로멜라인 효소를 함유하고 있으며 항염 특성을 지닌 건강에 유익한 열대성 과일이다. 파인애플을 매일 섭취하면 우리 몸에 어떤 영향을 미칠까. 식품 전문 매체 이팅웰에 따르면 파인애플을 규칙적으로 섭취하면 다음과 같은 건강상의 이점을 누릴 수 있다. 단백질 소화 촉진 파인애플은 브로멜라인이라는 효소가 함유되어 있어 소화를 촉진시킨다. 뉴트리션 바이 메건(Nutrition by Megan)의 영양학 박사이자 공인 영양사인 메건 허프(Megan Huff)는 "브로멜라인은 단백질을 더 작은 펩타이드와 아미노산으로 분해해 우리 몸이 동물성 단백질을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 한다"고 설명했다. 또한 브로멜라인은 소화 촉진 외에도 항염증 및 항암 작용도 한다. 면역체계 강화 미국 필라델피아의 영양학자인 줄리 리히트만(Julie Lichtman) 영양사는 "파인애플 한 컵에 일일 권장 섭취량의 88%에 달하는 강력한 비타민C를 함유한 면역력 강화 식품"이라고 말했다. 참고로 비타민C 일일 권장량은 성인 기준 100mg이다. 비타민C는 신체의 방어력을 약화시킬 수 있는 자유 라디칼로 인한 손상으로부터 세포를 보호하여 면역 체계를 강화하는 데 중요한 역할을 하는 필수 항산화제다. 파인애플은 비타민C 외에도 비타민 B군, 칼륨, 마그네슘 등 다양한 영양소의 공급원이기도 하다. 혈당 개선 효과 파인애플은 필수영양소인 망간이 함유되어 있어 혈당 개선에 도움을 줄 수 있다. 망간은 탄수화물과 지방 대사에 중요한 역할을 하여 혈당 수치를 안정적으로 유지하는 데 기여한다. 그러나 파인애플에는 천연 당분이 함유되어 있으므로, 특히 당뇨병이나 인슐린 민감성이 있는 사람은 혈당 안정에 도움이 되는 그릭 요거트나 연어와 같은 단백질 또는 건강한 지방과 함께 섭취하는 것이 좋다. 염증 감소 효과 파인애플에는 플라보노이드, 비타민C, 브로멜라인, 베타카로틴과 같은 항산화물질이 풍부해 우리 몸의 염증을 감소시키는 효과가 있다. 이러한 항산화물질은 산화 스트레스와 염증을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 중화하여 심장병이나 암과 같은 만성 질환의 발병 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 자유 라디칼은 짝은 이루지 않은 전자를 가진 원자 또는 분자로 매우 불안정하여 다른 분자로부터 전자를 빼앗거나 다른 분자와 결합하려는 성질이 강하다. 그 과정에서 세포막, 단백질, DNA 등을 공격해 세포나 조직을 손상시킬 수 있다. 그러나 자유 라디칼은 인체에 해로운 영향을 미칠 수도 있지만, 면역 체계에서 세균이나 바이러스를 제거하는 데 중요한 역할을 한다. 또한 적적한 수준의 자유 라디칼은 세포 신호 전달과 같은 생리적인 기능에도 관여하고 있어 단순히 '우리 몸에 좋다' 혹은 '나쁘다'라고 정의하기는 어렵다. 파인애플의 영양 파인애플은 다양한 필수 영양소를 제공하는 저칼로리 과일이다. 한끼에 해당하는 반컵 분량에는 41칼로리와 11g의 탄수화물이 들어 있다. 또한 비타민C 40mg, 식이섬유 1mg, 나트륨 1mg, 총 당 8g, 칼륨 90mg, 망간 1mg 등이 함유되어 있다. 파인애플은 비타민C가 특히 풍부해 반컵에 일일 권장 섭취량의 거의 절반을 제공하므로 면역 기능과 피부 건강에 도움이 될 수 있다. 파인애플 섭취시 주의 사항 파인애플은 영양가 있는 과일이지만 모든 사람에게 적합한 것은 아니다. 일부 사람들은 파인애플에 알레르기 반응을 보일 수 있다. 알레르기 반응 중에는 입과 목의 가려움, 붓기 같은 가벼은 증상에서 심각한 증상까지 다양하다. 게다가 파인애플의 높은 산도는 민감한 위를 자극하거나 산성 역류 및 위식도 역류성 질환(GERD)을 악화시킬 수도 있다. 또한 파인애플에 들어 있는 효소인 브로멜라인은 혈액 응고 방지제 등 특정 약물과 상호 작용해 출혈 위험을 높일 수 있다. 따라서 민감한 위나 특정 질환이 있는 사람은 파인애플을 적당히 섭취하는 것이 좋다.
- 생활경제
2024-09-24
[퓨처 Eyes(49)] 신개념 하이드로겔, 초기 관절염 치료 및 진행 억제 가능성 제시

중국 과학자들이 관절염 치료의 새로운 지평을 열 혁신적인 생체 재료 개발에 성공했다. 이번 연구는 퇴행성 관절염으로 고통받는 전 세계 수억 명 환자들에게 새로운 희망을 제시할 것으로 기대된다. 관절염은 뼈 사이의 완충 역할을 하는 연골이 점차 파괴되면서 발생하는 질환이다. 연골 손상은 윤활 감소와 마찰 증가를 초래하여 결국 관절에 돌이킬 수 없는 손상을 입힌다. 특히 성인의 연골은 자연적으로 치유되지 않아 치료가 어려운 난제로 꼽혀왔다. 관절염, 삶의 질 저하시키는 질환 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전 세계 관절염 환자 수는 꾸준히 증가하여 1990년부터 2019년까지 113% 증가한 5억 2800만 명에 달한다. 인구 고령화와 현대인의 생활 방식 변화가 관절염 증가세를 부추기고 있다. 국내에서도 관절염 문제는 심각하다. 국민건강보험공단 통계에 따르면, 무릎 관절염 환자 수는 지난해 기준 4년간 6.7% 증가했다. 특히 60대 이상 노년층에서 무릎 관절염 발병률이 높게 나타났다. 무릎 관절염은 초기에는 간헐적인 통증으로 시작되지만, 방치할 경우 심각한 통증, 다리 변형, 보행 장애까지 이어질 수 있다. 손상된 연골, 정밀하게 치료한다 이번에 중국 연구팀이 개발한 기술은 '하이드로겔 마이크로스피어(HMS)'와 항체를 결합하여 연골 윤활을 회복시키는 획기적인 치료법이다. 홍콩 매체 사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)에 따르면 상하이 고등 연구소와 창사 샹야 국립 병원 연구팀은 손상된 조직 복구에 널리 사용되는 '하이드로겔 마이크로스피어'를 활용하여 관절염 치료의 새로운 접근법을 제시했다. 이번 연구 결과는 첨단 소재 분야 학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다. 이 혁신적인 마이크로스피어는 천연 단백질에서 추출한 젤라틴 메타크릴레이트와 합성 고분자인 폴리(설포베타인 메타크릴레이트)를 결합하여 만들어졌다. 이 두 물질의 조합은 세포 성장과 수분 공급에 이상적인 환경을 제공한다. 연구팀은 나아가 손상된 연골에 결합하고 마이크로스피어에 부착되는 표적 항체를 개발하여 치료 효과를 극대화했다. 이 새로운 치료법은 기존 생체 윤활제와 달리 염증 부위를 정확하게 표적하여 치료할 수 있다는 장점을 가진다. '하이드로겔 마이크로스피어'는 작고 균일한 구형의 하이드로겔 입자이다. 쉽게 말해, 아주 작은 크기의 물을 많이 머금을 수 있는 3차원 젤리 공을 떠올리면 된다. 크기는 일반적으로 마이크로미터(㎛) 단위로 매우 작다. 구조는 3차원 망상구조를 가진 친수성 또는 양친매성 고분자 사슬이 가교되어 형성된다. 쉽게 비유하자면, HMS는 작은 스펀지처럼 물을 흡수하여 촉촉함을 유지하고, 필요한 물질을 머금고 있다가 서서히 방출하는 역할을 한다. 이러한 특성 덕분에 약물 전달, 조직 공학, 세포 배양 등 의료 분야에서 다양하게 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 쥐 실험 통해 초기 골관절염 치료 효과 입증 연구팀은 개발한 생체 물질을 쥐에게 주입하여 초기 골관절염 치료 효과를 검증했다. 그 결과, 이 치료법은 골관절염 증상을 완화하고 추가적인 관절 손상을 예방하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 특히, 새로운 생체 재료는 표준 식염수 주입과 비교했을 때 마찰을 줄이고 관절 윤활을 개선하는 측면에서 기존 치료법보다 뛰어난 성능을 보였다. 보고에 따르면 마찰 계수는 표준 식염수 주입에 비해 '3분의 1' 이상 감소했다. 이번 연구는 특히 초기 단계 관절염 치료에 대한 유망한 접근 방식을 제시한다. 표적 윤활 제공과 추가적인 관절 손상 예방을 통해 관절염 치료의 새로운 패러다임을 열 것으로 기대된다. 연구팀은 "개발된 주입형 표적 윤활 HMS와 정밀 표적 윤활 HMS는 특히 초기 단계의 골관절염 진행을 늦추는 데 유망하고 편리한 기술"이라고 강조했다. 관절염 치료의 새 지평 열리나 앞서 미국 노스웨스턴대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 양을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 노스웨스턴 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 관절은 일단 망가지면 자연적으로 재생되지 않아 그동안 치료의 한계가 있었다. 그러나 이처럼 연골을 재생시키기 위한 전 세계 과학자들의 노력이 합쳐지면 관절염 치료를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-09-05
[신소재 신기술(91)] 노스웨스턴대 연구팀, 연골 재생 신소재 개발 성공

연골을 성공적으로 재생하는 새로운 생리활성 소재가 개발됐다. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 대형 동물 모델을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다고 메디컬 익스프레스가 전했다. 위의 사진에 보이는 것처럼 연구팀이 개발한 물질은 젤리처럼 보이지만, 실제로는 연골의 자연 환경을 모방하는 복잡한 분자 구성 요소들로 이루어진 네트워크다. 나노섬유는 분홍색, 히알루론산은 보라색으로 표시되어 있다. 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 팀은 이번 연구 결과가 앞으로 무릎 전치환술을 예방하고, 골관절염과 같은 퇴행성 질환이나 스포츠 관련 부상 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 연골 재생 복구 유도 기대 연구를 이끈 노스웨스턴 대학교의 사무엘 스텁 교수는 "연골은 우리 관절의 중요한 구성 요소"라며 "연골이 손상되거나 시간이 지남에 따라 분해되면 사람들의 전반적인 건강과 이동성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 문제는 성인의 연골은 자연적으로 치유되는 능력이 없다는 것이다. 우리의 새로운 치료법은 자연적으로 재생되지 않는 조직의 복구를 유도할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 스텁 교수 연구팀이 최근 발표한 '춤추는 분자'를 사용해 인간 연골 세포를 활성화시키고 조직 매트릭스를 구축하는 단백질 생산을 촉진하는 연구 결과에 이어 진행됐다. 새로운 연구에서는 '춤추는 분자' 대신 스텁 교수 연구실에서 개발된 하이브리드 생체 재료를 사용했다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 스텁 교수 연구팀은 생체 활성 펩타이드와 화학적으로 변형된 히알루론산 입자를 통합하여 나노 섬유가 연골의 자연 구조를 모방하는 다발로 자가 조직화되도록 유도했다. 목표는 신체 자체 세포가 연골 조직을 재생할 수 있도록 매력적인 골격을 만드는 것이었다. 나노 섬유의 생체 활성 신호를 사용하여 이 물질은 비계를 채우는 세포에 의한 연골 복구를 촉진한다. 슬개골 결함 있는 양 실험 연구팀은 이 물질의 연골 성장 촉진 효과를 평가하기 위해 슬개골에 연골 결함이 있는 양을 대상으로 실험했다. 양의 슬개골은 인간의 무릎과 유사한 복잡한 관절이다. 스텁 교수에 따르면 양 모델 실험은 매우 중요하다. 양의 연골은 인간과 마찬가지로 완고하고 재생하기가 매우 어렵다. 양의 슬개골과 인간의 무릎은 또한 체중 부하, 크기 및 기계적 부하와 유사하다. 이 연구에서 연구진은 걸쭉한 페이스트 같은 물질을 연골의 결함 부위에 주입했고, 이 물질은 고무 같은 매트릭스로 변형됐다. 스캐폴드(Scaffold)가 분해되면서 결함 부위를 채우기 위해 새로운 연골이 자랐을 뿐만 아니라 복구된 조직은 대조군에 비해 품질이 지속적으로 더 높았다. 스텁 교수는 미래에 이 새로운 물질이 개방형 관절 수술 또는 관절경 수술에 적용될 수 있다고 예상한다. 현재 표준 치료법은 미세 골절 수술로, 외과의사가 기저 뼈에 작은 골절을 만들어 새로운 연골 성장을 유도하는 것이다. 스텁 교수는 "미세 골절 접근 방식의 주요 문제점은 기능적인 관절을 위해 필요한 히알라인(유리질) 연골이 아니라 귀에 있는 연골과 같은 섬유 연골이 형성되는 경우가 많다는 것이다. 유리질 연골을 재생함으로써 우리의 접근 방식은 마모에 대한 저항력을 높여야 하며, 장기적으로 이동성 저하와 관절 통증 문제를 해결하고 동시에 대형 하드웨어를 사용한 관절 재건 필요성을 피할 수 있어야 한다"고 말했다.
- 포커스온
2024-08-07
[먹을까? 말까?(40)]"적게 먹는 쥐가 장수한다?"...비밀은 에너지 균형에

적게 먹는 쥐가 오래 사는 이유가 밝혀졌다. 100년 전부터 쥐를 적게 먹이면 더 오래 산다는 것은 잘 알려진 사실이다. 미국과 영국 연구팀은 섭취한 에너지와 소비한 에너지 사이의 불균형이 장수 비결일 수 있다는 새로운 연구 결과를 발표했다고 사이언스얼러트가 보도했다. 연구팀은 동일한 식단을 제공받은 쥐들을 연구한 결과, 더 추운 환경에 사는 쥐들이 더 오래, 더 건강하게 사는 것을 발견했다. 중요한 차이는 추운 환경의 쥐들이 체온 유지를 위해 더 많은 에너지를 사용해야 한다는 점이었다. 미국 앨라배마 대학교의 영양학자 다니엘 스미스와 영국 에버딘 대학교의 생물학자 샤론 미첼이 이끄는 공동 연구팀은 이번 연구 결과가 식단이 건강과 노화에 미치는 영향을 이애하기 위해서는 에너지 섭취량만 고려하는 것으로는 충분하지 않다는 것을 시사한다고 밝혔다. 이 발견은 언젠가 사람들이 엄격한 식단 없이도 동일한 장수 효과를 얻을 수 잇도록 하는 데 도움이 될 수 있다. 연구팀은 서로 다른 온도 환경에서 쥐를 사육하고, 따뜻한 환경의 쥐들은 하루 12시간 동안 무제한으로 먹이를 먹도록 했다. 추운 환경의 쥐들은 따뜻한 환경의 쥐들과 동일한 칼로리, 단백질 및 기타 영양소를 섭취하도록 '짝지어 먹이기' 방식으로 식단을 조절했다. 단기 실험에서는 11주 동안 10℃, 21℃, 30℃ 환경에서 사육된 쥐들을 비교 분석했다. 그 결과 더 추운 환경에서 생활하는 쥐들이 호르몬, 신진대사 및 생리학적 이점을 경험하고, 체중 감소 효과가 지속되는 것을 확인했다. 장기 실험에서는 12주령부터 남은 생애동안 쥐들을 추적 관찰했다. 22℃ 환경에서 사육된 쥐들은 27℃ 환경에서 사육된 쥐들보다 20% 오래 살았다. 또한 추운 환경의 쥐들은 균형, 조정 및 신경 기능 저하가 더 느리게 나타나는 등 건강하게 노화되는 것으로 나타났다. 연구팀은 "따라서 에너지 균형(에너지 섭취량-에너지 소비량)이 관찰된 이점의 주요 원인이었다"라고 밝혔다. 이번 연구는 약물이나 운동의 영향 없이 추운 온도를 통해 에너지 불균형을 유도했지만, 추위 자체가 장수에 영향을 미칠 수 있다는 점은 추가 연구가 필요하다. 연구팀은 일부 약물과 같이 신체 에너지 균형을 깨뜨려 건강을 개선할 수 있는 다른 요인이 있을 수 있다고 추측했다. 또한 오젬픽과 같은 GLP-1유사 약물이 장기적인 건강 개선 효과를 가져올 수 있는지에 대한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 이 연구 결과는 '제로사이언스(GeroScience)' 저널에 게재됐다. 한편, GLP-1 유사 약물은 글로카곤 유사 펩타이드-1(Glucago-Like Peptide-1)이라는 호르몬과 유사한 작용을 하는 약물이다. GLP-1은 우리 몸에서 식후 혈당 조절에 중요한 역할을 하는 호르몬인데, GLP-1 유사 약물은 이 호르몬의 작용을 모방해 혈당을 낮추는 효과를 나타낸다. GLP-1 유사 약물은 주로 제2형 당뇨병 치료에 사용되지만, 최근에는 체중 감량 효과가 입증돼 비만 치료에도 활용하고 있다.
- 생활경제
2024-07-23
[신소재 신기술(60)] 자가 치유 유리, 물과 펩타이드 혼합으로 새로운 가능성 제시

물과 펩타이드를 조합해 자가 조립 뿐만 아니라 자가 치유되는 유리가 개발돼 관련 업계의 이목을 집중시키고 있다. 이스라엘 텔아비브 대학교 및 네게브 벤구리온 대학교의 재료과학자 팀은 미국 캘리포니아 공과 대학 소속 연구팀과 협력해 특정 펩타이드와 물을 혼합하면 자가 조립 및 자가 치유가 가능한 유리가 생성되는 것을 발견했다고 PHYS가 전했다. '자가 치유 유리'는 외부 충격이나 손상으로 균열이나 파손됐을 경우, 특별한 조치를 취하지 않고도 스스로 원래 상태로 복구되는 능력을 가진 유리를 말한다. 마치 살아있는 생명체가 스스로 상처를 치유하는 것과 비슷한 개념이다. 자가 치유 유리는 특수한 화학 물질이나 구조를 활용해 개발된다. 예를 들면, 특정 물질이 균열 부위로 이동해 틈을 메우거나, 미세한 캡슐에 담긴 치유 물질이 파손시 방출돼 손상 부위를 복구하는 방식 등이 있다. 연구팀은 다른 단백질의 특성을 조사하던 중 우연히 자가 치유 유리를 발견한 것으로 알려졌다. 이번 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다. 이탈리아 트리에스테 대학교의 실비아 마르케산(Silvia Marchesan)은 같은 저널에서 해당 유리의 특성과 잠재적 응용 분야를 설명하는 기고글을 실었다. 연구팀은 짧은 펩타이드를 복잡한 거대 분자의 기존 구성 요소와의 대체 가능성을 조사하던 중, 두 개의 페닐알라닌 잔기로 구성된 디펩타이드 분자와 물을 혼합했을 때, 상온에서 물이 증발하면서 스스로 조립(자가 조립)되는 초분자 비정질 유리가 생성되는 것을 발견했다. 이 발견은 과거 펩타이드 자가 조립 연구에서 주로 결정질 구조의 물질이 생성되었던 것과는 달리, 투명하고 유리와 유사한 특성을 보였다는 점에서 주목할 만하다. 연구팀은 이 새로운 유리의 특성을 분석하여 높은 강성과 더불어 자가 치유 및 접착력을 가지고 있음을 확인했다. 또한, 기존 유리와 동일한 수준의 투명도를 나타냈으며, 유리창이나 친수성 표면 코팅, 다양한 배율의 광학 렌즈 제작 등 정밀한 용도에도 활용될 수 있음을 밝혀냈다. 연구팀은 추가적인 연구를 통해 이 유리의 다양한 응용 분야를 탐색할 수 있을 것으로 기대했다. 특히 기존 상용 유리 제조 과정에서 요구되는 많은 에너지가 필요하지 않다는 점을 강조했다. 한편, 지난해 여름에는 자가 치유되는 금속이 발견됐다. 진공 환경에서 백금 나노 결정이 균열을 자가 복구하는 과정이 실험실에서 처음으로 관찰된 것. 미국 텍사스 A&M 대학교 마이클 뎀코비츠 박사가 2013년 에측했던 금속의 자가 치유 현상이 10년만에 발견되는 영화와 같은 일이 실제로 일어난 갓이다. 미국 샌디아 국립연구소(SNL)의 연구팀은 지난해 여름 나노 결정의 균열 실험 중 금속의 자가 치유 현상을 발견했으며, 연구 결과는 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 금속의 자가 복구는 항공기 사고나 교각 붕괴 등으로 이어질 수 있는 '금속의 피로' 현상을 막을 수 있다.
- 포커스온
2024-06-17
체중감소제 위고비, 심장질환 예방약으로 FDA 추가 승인 획득

체중감소제로 승인받은 위고비가 미국 당국으로부터 심장질환 예방약으로 추가 승인을 받았다. 미 식품의약국(FDA)은 지난 8일(이하 현지시간) 덴마크 노보노디스크사의 제조약품 위고비에 대한 심혈관 질환 예방 치료제 승인을 발표했다고 폭스비즈니스가 9일 보도했다. 노보노디스크의 세마글루타이드 주사제 위고비는 심혈관계 사망, 심장마비, 뇌졸중 위험을 감소시키는 것으로 나타났다. 위고비는 원래 특정 환자의 체중 감소를 위한 허가를 받았지만, 이번 승인을 통해 과체중이나 비만인 성인의 심혈관 사망, 심근경색, 심장마비, 뇌졸중 발생 위험을 감소시키는 데에도 효과가 있다는 인증을 받았다. FDA 약물 평가 연구 센터, 당뇨, 지질 이상, 비만 부서장 존 샤레츠 박사는 보도자료를 통해 "위고비는 심혈관 질환과 비만 또는 과체중이 있는 성인 환자의 사망 위험성이 높은 심혈관 질환 예방에 도움이 되도록 승인된 최초의 체중 감소 치료제"라고 밝혔다. 샤레츠 박사는 "이번 승인은 공중 보건 향상을 위한 중요한 진전이다"라고 덧붙였다. FDA는 위고비는 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1) 수용체 작용제로, 다른 세마글루타이드나 GLP-1 제품과 함께 복용해서는 안 된다고 밝혔다. 이번 승인은 1만7600명의 참가자를 대상으로 두 그룹으로 나뉜 뒤 대규모 무작위 이중 블라인드 임상시험을 거쳐 이루어졌다. 두 그룹 모두 표준 치료(예: 혈압 및 콜레스테롤 관리)와 건강한 생활습관 상담(식단 및 신체 활동 포함)을 받았다. 시험 결과, 위고비 투여 군은 심혈관 사망, 심근경색, 뇌졸중 발생 위험이 유의미하게 감소했다. 보스턴에 위치한 체중 관리 기업 노운웰의 브룩 보야스키 프랫 최고경영자(CEO)는 이번 승인 소식은 심장병 환자와 의사 모두에게 "기대감 넘치는 날"이라고 말했다. 프랫 CEO는 폭스 뉴스 디지털과의 인터뷰에서 "이번 승인은 환자가 잠재적으로 생명을 구하는 약물을 처방 받는 데 중요한 발걸음"라고 밝혔다. 그는 "이는 의료계가 오랫동안 알고 있던 사실을 뒷받침한다. GLP-1 치료제는 당뇨병과 비만뿐만 아니라 이제 심혈관 질환까지 치료하는 데 효과가 있다는 것"이라며 "심혈관 질환 고위험 환자의 심장병 위험을 현저하게 감소시키는 것은 환자와 의료진 모두에게 매우 중요하다"고 덧붙였다. 텍사스주 댈러스에 위치한 UT 사우스웨스턴 심장병 전문의 다렌 맥과이어 박사는 FDA의 승인을 "비만 치료 분야의 획기적인 결정"이라며 "이번 FDA 승인을 통해 세마글루티드는 미국에서 처음으로 단순히 심혈관 안전성 이상의 효과를 인정받아 비만 치료에 사용되는 의약품이 됐다"고 말했다. 맥과이어 박사는 "비만 환자의 체중 감소는 심혈관 및 기타 비만 관련 합병증의 광범위한 스펙트럼에 대한 위험을 감소시킨다는 것을 대부분의 의료 전문가들이 수십 년 동안 알고 있던 사실을 이번 결정이 재차 확인시켜준다"고 덧붙였다. 맥과이어 박사는 미국 성인 5명 중 1명이 세마글루티드 치료를 통해 혜택을 받을 것으로 예상했다. 그는 "보수적으로 추정했을 때, 약 5500만 명의 미국 성인이 세마글루티드를 통한 심혈관 질환 위험 감소를 위한 치료 적응증을 가지고 있다"고 설명했다. 한편, 전문가들은 환자가 위고비의 잠재적인 이점과 부작용에 대해 의료 전문가와 상담해야 한다고 강조했다. 위고비는 주사제이며 매주 한 번 투여된다. 위고비의 흔한 부작용으로는 메스꺼움, 구토, 설사, 변비, 복통 등이 있다. 또한 갑상선 종양, 췌장염, 담낭 질환 등의 심각한 부작용을 일으킬 수 있다.
- IT/바이오
2024-03-10
펩타이드 NT-B2R, 암세포 성장 억제 효과 입증…신약 개발 기대

최근 연구에서 펩타이드 화합물(NT-B2R)이 암세포의 성장을 억제하는 데 탁월한 능력을 보이며, 신약 개발에 대한 기대감을 높이고 있다. 건강한 세포에서 정상적인 기능을 수행하는 MYC 단백질이 암세포에서는 과도하게 활성화되어 암의 확산을 돕지만, 이를 효과적으로 제어할 방법을 과학자들은 연구해왔다. 과학 전문 매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)’은 캘리포니아대학교 리버사이드(UCR) 연구팀이 MYC 단백질과 결합하거나 상호작용하여 이를 조절할 수 있는 펩타이드 화합물 개발에 성공했다고 최근 보도했다. 이 획기적인 발견은 암세포의 비활성화 및 성장 억제 메커니즘을 이해하는 데 중요한 진전을 의미한다. 이번 연구는 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재됐다. MYC는 핵 안에서 DNA에 결합하는 단백질을 생성하는 암 유발 유전자 중 하나로, 그 통제가 암 치료 연구에서 중요한 문제 중 하나로 손꼽힌다. MYC 단백질의 도전적인 특성 중 하나는 구체적인 형태가 없어, 약물이 효과적으로 식별하고 정상적인 기능을 유지하게 하는 것이 어렵다는 점이다. UCR의 생화학자 쉐 밍(Min Xue) 교수는 MYC를 암세포에 대한 '음식'보다는 암의 급속한 성장을 촉진하는 '스테로이드'에 비유했다. 이 비유는 MYC가 인간 암 사례의 약 75%에 관여하는 주요 원인임을 강조헸다. 정상적인 상황에서 MYC의 활동은 엄격하게 조절되지만, 암세포 내에서는 이러한 조절 메커니즘이 실패하여 과잉 활동을 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해 UCR 연구팀은 MYC에 결합할 수 있는 펩타이드 라이브러리를 개발하기로 했다. 이 과정에서 MYC 단백질의 드물게 발견되는 구조적 요소를 연구하고, 특히 MYC를 비활성화하는 데 뛰어난 능력을 보인 펩타이드인 NT-B2R을 확인할 수 있었다. 이 발견은 MYC 관련 암 치료법 개발에 있어 중대한 진전을 의미한다. NT-B2R 펩타이드는 인간 뇌암 세포 배양 실험에서 MYC 단백질에 성공적으로 결합하여 암세포의 유전자 조절 메커니즘을 변화시키고, 신진대사 및 세포 증식을 줄이는 효과를 보인 것으로 나타났다. 이는 NT-B2R이 암 치료에 있어 유망한 후보임을 보여주는 중요한 발견이다. 이번 연구의 핵심 돌파구는 연구진이 펩타이드의 구조와 형태가 변화함에 따라 MYC와 같은 비정형 단백질과의 상호작용을 개선할 수 있음을 발견한 이전 연구에 기반한다. 연구팀의 쉐 밍 박사는 펩타이드가 다양한 형태와 위치를 취할 수 있지만, 특정 구조로 고정되면 다른 형태를 취할 수 없게 되어 결합 과정에서의 무작위성이 줄어들고 이것이 결합 효율을 높이는 데 기여한다고 설명했다. 쉐 밍 박사는 추가로, 이 펩타이드의 결합 능력을 이전 연구 대비 2배 향상시킴으로써 약물 개발 목표에 한층 더 다가섰다고 밝혔다. 이러한 진보는 암 치료 연구에서 펩타이드 기반 치료법의 가능성을 한층 더 확장하는 결과를 가져왔다. 암 치료 연구에서 나타난 초기 성과에도 불구하고, NT-B2R 펩타이드의 암세포 억제 효과를 실제 치료에 적용하기까지는 해결해야 할 과제가 많이 남아 있다. 현재 이 펩타이드는 지질 나노입자, 즉 지방 구체를 통해 전달되고 있는데, 이 방식은 임상적 약물 투여에는 적합하지 않아 대체 전달 방식에 대한 연구가 필요한 상황이다. 또한, 이러한 연구 결과를 인간에게 적용하기 위해서는 엄격한 임상 시험을 거쳐야 하며, 이 과정에서 암세포가 건강한 생물학적 과정을 이용하는 것을 억제하는 새로운 방법을 확인할 수 있을 것으로 기대된다. 쉐 밍박사는 MYC의 비정형 구조와 그로 인한 혼란, 그리고 다양한 암 유형에 대한 그것의 직접적 영향으로 인해, 이 펩타이드 기반 치료법이 암 치료 연구의 중요한 돌파구가 될 수 있다고 말했다. "MYC는 그 구조가 부족하다는 기본적인 특성 때문에 많은 암 유형에 영향을 미친다. 이로 인해 이 약물은 항암제 개발의 중요한 목표가 되었다. 이제 이 중요한 치료법이 우리의 연구로 인해 현실화되고 있다는 사실에 큰 기대를 갖고 있다"고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-02-02
구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다

최근 구리 화학의 발견이 값싼 약품 개발의 새로운 가능성을 열었다. 이제 단 3달러의 비용으로 항암제에 사용될 수 있는 화학 물질을 제조할 수 있게 됐다. 구리는 이미 의학 분야에서 감염과 싸우는 나노 입자 및 임플란트의 형태로 사용되고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 과학자들이 개발한 새로운 방법으로 간단하고 저렴한 약품 생산이 가능하다고 보도했다. 이 방법은 산소의 한 형태인 오존을 시약으로 사용하고 금속을 촉매로 활용한다. 과학자들은 이를 통해 유기 분자의 탄소-탄소 결합을 끊는데 성공했다. 오존은 이 결합을 알켄, 즉 탄화수소로 분해하고, 구리 촉매는 깨진 결합을 질소와 결합시켜 탄소-질소 결합을 형성한다. 이 결합은 아민이라고 알려진 분자를 형성하게 되는데, 이것이 바로 항암제와 같은 값싼 약품 생산에 필수적인 요소다. 아미노탈알케닐화로 알려진 이 공정은 전통적으로 아민을 생성하는 데 사용되는 다른 유사한 촉매와는 달리 풍부하고 저렴한 금속을 잘 활용하면 된다. 아미노탈알케닐화라고 알려진 이 새로운 공정은 기존의 아민 생성 방법과는 다르다. 이 공정은 전통적으로 사용되는 비싼 금속 촉매 대신에 저렴하고 풍부한 금속을 효과적으로 활용한다. 권오현 유기화학 교수는 이 공정에 대해 설명하면서 "이전에는 이런 방법이 없었다"고 강조했다. 그는 "전통적인 금속 촉매 반응에서는 백금, 은, 금, 팔라듐과 같은 고가의 금속이나 로듐, 루테늄, 이리듐과 같은 귀금속을 사용했지만, 우리는 세계에서 가장 풍부한 비금속 중 하나인 산소와 구리를 사용하고 있다"고 밝혔다. 이러한 접근 방식은 아민을 생성하는 데 필요한 자원과 비용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여준다. 아민은 의약품과 비료, 농약 생산에 널리 사용되는 중요한 화학물질이다. 이는 식물과 동물에서 발견되는 분자와 강력한 상호 작용을 하며, 암페타민과 도파민과 같은 약물에서도 발견되는 구성 요소다. 이번 연구를 통해 연구팀은 호르몬, 제약 시약, 펩타이드, 뉴클레오시드 등을 아민으로 변형하는 데 성공했다. 이것은 이 새로운 방법이 다양한 분야에 활용될 수 있음을 보여준다. 하지만 권 교수에게 있어서 가장 큰 장점은 훨씬 저렴한 의약품 생산 가능성일 것이다. 일부 항암제에 사용되는 화학물질은 제조 비용이 그램당 약 3200달러(약 412만원)에 달하지만, 연구팀은 그램당 약 3달러(약 3860원)의 비용으로 동일한 약물 분자를 생산할 수 있었다. 기존 12단계 공정 대신 3단계만 사용 연구팀은 항암 c-Jun N-말단 키나제 억제제를 생산하기 위해 기존의 12단계 공정 대신 단 3단계의 화학 과정만을 사용했다. 또한, 이들은 또 다른 실험에서 아데노신이라는 신경 전달 물질과 DNA 구성 요소를 N6-메틸아데노신 아민으로 전환하는 과정을 한 단계만 거쳐서 수행했다. 이 아민은 세포의 유전자 발현, 질병 과정 및 발달에 중요한 역할을 하며, 현재 생산 비용은 그램당 약 103달러(약 13만2,600원)다. 구리는 현재 파운드당 4달러(약 5150원) 미만으로 풍부하게 구할 수 있기 때문에, 과학자들은 은 이 새로운 방법이 아민 기반 의약품과 다른 유기 물질의 생산 비용을 대폭 절감할 수 있기를 기대한다. 한편, 한국원자력연구원(원장 주한규)의 양성자과학연구단은 지난 7월 치료용 방사성동위원소 구리-67(Cu-67)을 고품질로 대량생산할 수 있는 분석법을 개발해 주목을 받았다. 방사성의약품은 방사성동위원소를 포함하여 질병의 진단과 치료에 사용된다. 구리-67은 진단용 감마선과 암세포를 사멸시키는 치료용 베타선을 방출하는 동위원소로, 동시에 진단과 치료가 가능하며, 기존 동위원소보다 반감기가 짧아(2.5일) 체내 피폭 위험도 적다. 이러한 특성으로 인해 구리-67은 높은 활용 가능성을 가지고 있다고 평가된다. 방사성의약품은 암세포에서 발현하는 특정한 단백질을 표적으로 하여 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포만 선택적으로 제거할 수 있다. 이로 인해 강력한 치료 효과와 함께 높은 안전성을 제공한다. 다만, 구리-67은 다른 핵종과 달리 방출하는 감마선 스펙트럼이 불순물인 갈륨-67(이하 Ga-67)과 정확히 겹쳐 물리적인 측정법으로는 이 두 핵종을 구분할 수 없었다. 이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도 뿐만 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다. 연구팀은 구리-67과 Ga-67 각각의 감마선 세기 합이 전체 감마선 세기와 같다는 점과 감마선 방출 강도 비율, 반감기 차이를 이용했다. 이를 통해 화학적 분리 과정 없이도 구리-67의 정확한 핵자료를 얻을 수 있었다. 한국원자력의학원의 김희진, 김정영 연구원은 "구리-67은 방사능 강도가 낮고 담체가 없는(carrier-free) 방사성동위원소로, 이로 인해 효과적인 암 치료가 가능하다"고 말했다. 이 연구팀은 2025년 경주 양성자가속기를 활용해 고품질 구리-67을 본격적으로 대량 생산할 예정이다.
- IT/바이오
2023-12-01