알츠하이머병 조기 진단에 필수적인 신경전달물질을 자연효소보다 효율적으로 검출할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST(총장 신성철)는 이진우 교수(생명화학공학과) 연구팀이 그래핀을 기반으로 해 과산화효소의 선택성과 활성을 모방한 나노단위 크기의 무기 소재(나노자임)를 합성하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

효소는 우리 몸 속 다양한 화학 반응에 촉매로 참여한다. 각각의 효소는 구조가 매우 복잡해 체내에서 특정 온도와 환경에서 원하는 특정 반응에만 촉매 역할을 할 수 있다. 이 중 과산화수소와 반응해 푸른색을 띠는 과산화효소는 산화과정에서 아세틸콜린 등 과산화수소 배출물질을 시각적으로 확인할 수 있다는 장점을 가졌다.

알츠하이머병 조기 진단에 사용되는 아세틸콜린은 효소의 안정성이 낮고 가격도 비싸다. 무기 나노물질로 이뤄진 모방물질도 원하지 않은 반응을 일으킬 수 있어 대체하는 데 어려움이 크다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 과산화효소 활성만을 선택적으로 모방하는 질소·붕소 동시 도핑 그래핀을 합성했다. 이 그래핀은 과산화수소 활성이 증가하는 반면 다른 효소 활성은 거의 없어 과산화효소의 기능을 정확하게 따라 할 수 있다. 연구팀은 계산화학을 통해 이를 증명하고 아세틸콜린 검출도 성공했다.

한편 가천대 바이오나노학과 김문일 교수, UNIST 에너지화학공학부 곽상규 교수팀과 공동으로 연구하고 김민수 박사가 1 저자로 참여한 이번 연구는 재료 분야 국제 학술지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)' 3월 25일자에 게재됐다.