이 연구의 리더인 Hatice Altug 교수는 "이 방법은 진동 지문 신호를 직접적으로 분석해서 단백질을 알아낸다." 라고 말했다. 기존의 생체분자 연구 방법론은 보통 형광 분광학기를 이용, 효율적으로 서로간에 상호작용하는지 알아내기 위해 아주 밝은 형광 태그를 생체분자에 라벨링한다.

하지만 이 태그들은 생체분자들 만큼이나 커서 상호작용을 방해할 수도 있다. 그러나 "적외선 분광학기는 라벨이 필요없는 방법으로서 적외선 주파수만 봐도 직접적으로 라벨링도 없이 생체분자를 알아낼 수 있다." 고 Altug 교수는 말했다.

분자들은 서로 스프링으로 연결된 원자들로 이뤄져 있다. 원자들의 질량에 따라 얼마나 이들 스프링들이 경직돼 있는가, 혹은 이들 원자들의 스프링들이 어떻게 배열돼 있는지에 따라 이 분자들은 특정 주파수에서 회전 및 진동을 한다.

"우리의 방법은 아주 일반적으로 적용가능해서 단백질 말고 다른 분자들의 적외선 지문을 향상시키는데도 적용될 수 있다. 따라서 국방상 중요한 특정 화학물질 검출능력을 배가시키는데도 이용될 수 있다." 라고 Altug 교수는 설명했다. [전문바로가기]

◆단일세포 반응과 근육의 작용 방식

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연구진은 실험실에서 고안한 장비를 이용해 다양한 강도를 가진 마이크로크기의 표면의 모양이 변하는 것에 의해 단일 근육모세포의 크기가 감소하는 것과 견인력을 측정했다. 견인력의 생성률은 단단함의 정도에 비례해 증가했고 Hill force-velocity의 관계식을 따랐다.

따라서 기질의 단단함에 대한 세포의 반응은 가해진 힘에 대한 근육의 반응과 유사하였고 이것은 액틴에 부착된 마이오신의 변화률을 변화시켰다. 이 결과는 기질의 단단함을 감지하는 기작에서 예상치 못한 것으로 수축성을 가진 액토-마이오신은 역학 센서로 작용할 수 있다는 것을 보여준다.

이 기작은 기질의 강도의 비등방성이 세포뼈대가 가지는 장력의 비등방성으로 전환될 수 있고, 부착단백질 복합체가 가지는 국소적 활성들을 조합해 세포가 더 단단한 기질쪽으로 이동할 수 있게 하는 것으로 여겨진다. [전문바로가기]

◆염과 계면활성제의 행동 현상

대학 공동이용기관 법인 고에너지 가속기 연구기구물질 구조 과학 연구소는 국립대학 법인 쿄토 대학 및 독립 행정법인 일본 원자력 연구개발기구(JAEA)와 공동으로 JAEA 연구용 원자로 JRR-3M의 중성자 코스미 산란 장치 SANS-J와 PNO를 이용해 중수와 유기용매 3메틸피리딘의 혼합액에 테트라페닐붕산나트륨을 첨가, 나노 스케일의 막상 구조가 동일한 간격으로 정렬돼 양파 모양으로 적층되고 이것이 직경 수십 마이크로미터 정도의 구 모양을 형성하는 것을 확인했다.

하나의 분자에 물에 친숙해 지는 친수기와 기름과 친숙해 지는 소수기를 가진 분자는 "양친매성 분자"라 불리는데, 물과 기름의 계면에 흡착해 계면 장력을 낮추는 효과를 발휘한다. 이 양친매성 분자가 만드는 막이 "라멜라 구조"를 형성해 이것들이 응집돼 마이크로미터 스케일의 구조를 형성한다는 것은 이전부터 알려져 있었지만, 그 메커니즘에 대해서는 모르는 부분이 많았다. 한편, 염은 양이온과 음이온의 쌍으로 돼 있어, 용매 중에는 이온끼리 뿔뿔이 흩어져 균일하게 분산되는 것이 보통이다.

양친매성 분자도 계면활성 효과가 있는 것은 일반적으로 음이온뿐이기 때문에 이온쌍이 직접적으로 물이나 기름에 작용하지는 않아 양친매성 분자와 염은 용매 중에서 완전히 다른 성질을 가지고 있다는 것이 지금까지의 상식이었다. 그런데 이번 연구에서 이용한 염의 경우 양이온은 물에 친숙해 지기 쉬운 성질을 가지고 있는데 반해 음이온은 기름과 친숙해 지기 쉬운 성질을 가진다.

따라서 물과 기름 등 유기용매의 혼합액에 용해시키면, 양이온이 수분자를 끌어당기는 것과 마찬가지로 음이온은 유분자를 끌어당긴다. 이러한 이온끼리의 정전 상호작용에 의해 양이온은 "수분자의 옷"을 입은 채로, 음이온은 "유분자의 옷"을 입은 채로 상호작용한다. [전문바로가기]

◆휘발유, 경유 생산 다이나모티브

캐나다의 다이나모티브 에너지 시스템즈 코퍼레이션는 다양한 바이오매스 원료물질들로부터 생산된 바이오 오일의 품질을 개선하는 BINGO (Biomass INto GasOil) 바이오 오일 공정을 성공적으로 개발했다.

바이오 오일을 생산하는 데 이용되는 원료 물질들은 사탕수수 껍질, 나무껍질이 포함된 목재류들, 연질 목재, 팜 잎 등이다. 품질을 개선시킨 바이오 오일은 다양한 품질을 가지며 수년 동안 저장할 수 있다. BINGO공정은 2단계 공정으로 리그노셀룰로오스계 바이오매스를 열분해해 1차 액체 연료인 바이오 오일로 전환하는 공정을 포함한다.

열분해를 거쳐 생산된 바이오 오일은 1단계에서 수소 개질 처리돼 공업용 고정형 발전 및 열병합 설비들에서 직접 이용되는 탄화수소 연료들과 혼합되거나 2단계 수소 처리 공정을 거쳐서 수송용 탄화수소 연료들의 품질까지 개량된다.

BINGO 공정의 1단계에서 생산된 제품들은 경도가 높은 목재에서 생산된 제품들과 밀도, 산소 농도, TAN (Total acid number), 분자량 분포도 등의 물리-화학 특성들이 비슷하다. 2단계 공정에서 품질이 개선된 바이오 오일의 분석을 통해서 휘발유, 항공유, 경유 등의 합성 탄화수소 연료로의 개발 가능성을 확인했다. 연구 결과들은 BINGO 공정의 성공 가능성을 향상-BINGO 공정의 시연을 통해서 공정의 견고함, 다목적성 등을 확인시켜 줬다. [전문바로가기]

[자료출처 : 한국과학기술정보연구원 해외과학기술동향]