전자현미경으로 ‘생존 세포’ 처음 보게 해준 ‘그래핀’은 무엇?

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국내 연구진이 세계 최초로 전자현미경을 통해 살아있는 세포를 실시간으로 관찰해 화제다. ‘그래핀’을 활용해 인공 보호막을 만든 것인데, 이에 주식시장에서 관련 종목이 뛰는 등 그래핀에 대한 세간의 관심이 커지고 있다.

육종민 KAIST 신소재공학과 교수 연구팀과 한영기 경북대학교 ITA 융합대학원 교수 연구팀은 ‘그래핀 액상 셀 전자현미경 기술’을 응용해 살아있는 대장균 세포를 관찰하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 6월호에 표지논문으로 실렸다.

살아있는 세포는 가시광선을 이용한 일반적인 광학현미경으로는 관찰이 불가능했다. 크기가 마이크로(μm·100만분의 1미터) 수준으로 작아 전자현미경을 써야 하는데, 이 경우 전자빔 세기가 강해 세포들은 모두 사멸했다. 지금까지 전자현미경으로 본 세포들은 모두 죽은 상태였다.

연구진은 그래핀으로 인공 보호막을 만들어 세포를 덮는 데 성공했다. 그래핀으로 세포를 감싸자 전자빔을 막음은 물론 세포 구조가 유지됐고, 이에 더해 세포에 해로운 활성산소도 차단됐다.

2차원 탄소 물질인 그래핀은 0.2나노미터 두께의 원자막이다. 다이아몬드에 가깝게 강하면서도 가볍고 전도성과 신축성이 높아 2000년대부터 주목받기 시작했다. 자동차·우주항공·연료전지·디스플레이 등 적용 범위가 무궁무진한 것으로 알려졌다.

이번 조사를 통해 연구진은 바이러스가 전이돼 감염되는 과정을 전자현미경을 이용해 보다 세밀히 확인할 수 있게 됐다. 나아가 세포보다도 작은 분자 단위의 단백질까지 관찰할 수 있어 향후 연구에서 한층 진보한 연구가 가능해질 전망이다.

육 교수는 “이번 연구 결과는 세포보다 더 작은 단백질이나 DNA의 실시간 전자현미경 관찰로까지 확대될 수 있다”며 “앞으로 다양한 생명 현상의 기본 원리를 근본적으로 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다”고 밝다.

일반 현미경(위)으로 본 죽은 세포와 전자현미경(아래)으로 관찰한 살아있는 세포.