한국과학기술연구원 KIST는 사람의 후각처럼 냄새를 인지하는 3D 인공 세포 구조물 제작에 성공했다고 20일 밝혔다. 개발된 반도체 칩은 인간의 생체 감각기관을 인공 세포 구조물로 만든 것이며 인간의 오감을 측정하는 센서로 활용될 예정이다.

한국과학기술연구원 바이오마이크로시스템 연구팀(단장 김태송)은 유연규 국민대 교수팀과 공동으로 인공세포 구조물(GUV) 방법을 최초로 제작했으며, 반도체 소재인 실리콘 기판 위에 3차원 인공세포막을 제작해 후각 분자로 감지된 신호를 외부로 내보내는 기술을 개발했다.

인공세포막 표면에 이온 채널 단백질을 결합했고, 특정 조건을 감지하면 이온 채널이 열려 신호를 발생시키는 원리를 적용했다. 이온 채널이란 세포 내외부의 이온이 순환하기 위해 생체막을 통하는 구멍을 만들어 이온을 통과시키는 단백질 분자를 의미하며, 보통 인간보다 예민한 코를 가진 개의 후각세포에 이온 채널이 많다.

기존의 연구는 막의 생존이 약 24시간만 가능해 액체에 뜨는 인공 세포를 이용하거나 2차원의 막을 이용한 방법을 사용했으나 이번에 개발한 공 모양의 인공세포 구조물(GUV)을 통해 신경전달 물질 ‘세로토닌’을 감지하는 수용체 단백질을 심어 이를 보완하고자 했다.

김태송 연구팀은 24시간에서 5일 이상 구조물을 보존하며 안정성을 확보하는 인공세포막을 최초로 개발하였으며, 연구팀은 세로토닌을 감지했을 때 전류를 통해 신호전달이 제대로 전달되는 것을 확인했다. 이는 인공세포막이 세포의 기능도 수행할 수 있다는 것을 의미하며, 나아가 시각, 청각, 미각, 촉각 센서 제작에도 도움을 줄 것으로 예상했다.

김태송 단장은 “3D 인공 세포에 실제 개 코의 후각세포를 적용해 마약과 폭발물 같은 특정 물질을 인식하는 인공 개 코를 개발 할 수 있을 것이다”라며 “이러한 개발로 인간의 모든 감각을 포함한 인공 오감 센싱 플랫폼을 만들 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics’최신호에 게재됐으며, 관련 인공세포막 개발은 세계적으로 관심도 높은 연구주제로 떠오르고 있다.