살아있는 세포 손상 없이 전자현미경으로 관찰 성공

KAIST·경북대 "그래핀 보호막 이용해 분자 단위로 실시간 관찰"

국내 연구진이 살아있는 세포를 분자 수준으로 관찰하는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 육종민 교수 연구팀과 경북대 ITA 융합대학원 한영기 교수 연구팀은 전자현미경을 이용해 세포를 살아있는 상태로 실시간 관찰하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

현재 팬더믹(세계적 대유행)을 일으키고 있는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)은 수십∼수백 나노미터(㎚·100만분의 1㎜) 크기 바이러스로 인해 감염되는 질병이다.

코로나19 치료제 개발을 위해서는 이 같은 바이러스의 전이·감염 과정을 밝혀내야 하는데, 가시광선을 이용한 일반 광학현미경으로는 관찰이 어렵다.

바이러스나 세포 내 기관 구조의 관찰을 위해 해상력이 높은 전자선을 이용한 전자현미경 기술이 사용되고 있지만, 에너지가 높은 전자선을 쓰기 때문에 세포가 구조적으로 손상될 수밖에 없다는 한계가 있다.

현재는 극저온 전자현미경을 이용해 고정 후 안정화 작업을 거친 표본만 관찰할 수 있다.

연구팀은 0.2 나노미터 두께의 그래핀(흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질) 박막으로 세포를 보호, 세포가 살아있는 상태에서 분자 단위로 관찰하는 데 성공했다.

높은 강도와 전기 전도성을 가지면서도 물질을 투과시키지 않는 그래핀의 성질을 이용, 세포를 액체와 함께 감싸는 방법으로 손상을 막았다.

육 교수는 “세포보다도 작은 단백질이나 DNA를 실시간 전자현미경으로 관찰하는 연구도 가능해질 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 레터스'(Nano Letters) 이달 호 표지 논문으로 실렸다.

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