전기뱀장어가 포식자나 먹잇감에 전기충격을 가할 때 사용하는 것과 같은 세포를 만들어 체내에 이식된 생의학 장치에 동력을 공급하는 방안이 발견됐다고 디스커버리 채널 인터넷판이 21일 보도했다.

미국 예일대와 국립표준기술연구소(NIST) 연구진은 전기뱀장어가 8종의 서로 다른 회로와 펌프를 사용해 500볼트 이상의 전기 펄스를 방출하는 메커니즘을 이해할 수 있게 됨에 따라 이를 체내 장치 동력원으로 이용하는 방안을 찾을 수 있게 됐다고 밝혔다.

전기뱀장어는 세포에서 양전기를 띤 칼륨과 나트륨 이온을 펌프질로 빼내 세포 안의 음전기 이온 수가 늘어나게 만든 뒤 특정 회로를 열어놓아 전자들이 세포에서 한꺼번에 빠져 나가게 만드는데 이렇게 생산된 전기가 먹잇감을 기절시킬 수 있을만큼 강하다.

연구진은 컴퓨터 모델로 8개의 펌프와 전기회로를 각기 다르게 조합하는 실험을 해 본 결과 4개의 펌프와 회로를 가진 세포를 만들기는 쉽지만 이 가운데 4%만이 당분을 전기로 전환하는 기능을 갖는다는 사실을 발견했다.

그러나 이 가운데 하나의 펌프를 제거하고 다른 펌프들과 회로들의 비례를 조절한 결과 연구진은 강력하고도 에너지 효율이 높은 세포를 만들어낼 수 있었다.

이렇게 만들어진 세포의 전기 전환 효율은 19%나 돼 전기뱀장어의 자연적인 효율 14%보다 훨씬 높은 것으로 나타났다.

전기뱀장어의 펌프와 전기 회로에 동력을 공급하는 것은 사람의 세포에 에너지를 공급하는 것과 같은 연료, 즉 아데노신에 인산기가 3개 달린 유기화합물 ATP(아데노인3인산)인데 이 가운데 인산기 1개를 제거하면 세포가 활동하게 되며 이 과정에서 ATP를 ADP(아데노인 2인산)로 바뀐다. 당분은 ADP를 재활용해 ATP로 만드는 역할을 한다.

연구진은 인체에서 자연적으로 만들어지는 당분을 이식장치용 발전기로 전환시킬 계획이다.

세포 한 개는 각각 150밀리볼트의 전력을 만들어낼 수 있는데 이런 세포들을 한 줄로 늘어세우고 절연재 사이에 끼워 넣으면 4㎜ 크기의 입방체로 망막 삽입장치를 가동시키는 데 필요한 3볼트의 전력을 만들 수 있다. 일반 TV 리모컨에 사용되는 배터리는 1.5볼트 짜리이다.

문제는 이런 세포를 실제로 만들 수 있는가 하는 것이다. 강력하고 효율적인 발전 세포는 아직까지는 가상현실로만 존재하기 때문이다.

이에 대해 학계에서는 실제 뱀장어의 세포를 추출해 이식장치에 동력을 공급하는 방안과 세포를 설정된 방식으로 자라도록 하는 방식을 제기하고 있다.

학자들은 어떤 방식으로 발전 세포가 만들어지든 이는 체내 장치 뿐 아니라 태양열 집열판 등에도 이용될 수 있을 것이라고 밝히고 모든 것이 순조로울 경우 시제품 개발에는 2년, 실제 사용까지는 5년 정도가 걸릴 것으로 전망했다.