포항가속기연구소 이문호 소장(화학 교수) 교수와 김가희 박사 팀은 포항방사광가속기로 세포막 구조를 모방한 고분자(일명 브러쉬 고분자)를 규명하고, 나아가 생체적합특성 연구를 통해 인간의 생체에 적용할 수 있는 새로운 물질을 개발하는 데 성공했다. 이 연구성과는 세계적인 재료과학 전문지인 <어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)> 4월 14일자 온라인판에 게재되었다.
세포막은 세포내의 물질들을 보호하고 물질간의 출입에 관여하여 세포의 구조 및 기능을 항상 일정하게 유지하는 매우  중요한 역할을 하기 때문에, 이를 모방한 고분자 재료에 대한 연구가 전세계에서 매우 활발하게 진행되고 있다. 그러나 지금까지의 생체 모방 고분자 재료 연구는 불안정한 상태에서 이루어져 세포막의 나노구조체를 완벽하게 재현하지 못하고 있는 상태이다.
연구팀은 일정한 선 형태를 유지하는 폴리글리콜에 긴 알킬 체인을 붙여서 브러쉬 구조를 만들었고, 말단에 인지질을 도입하여 인체 세포막 구조와 유사한 브러쉬 고분자를 합성하는 데 성공했다. 이러한 브러쉬 고분자를 포항방사광가속기의 4C2 스침각 입사 X-선 산란 빔라인을 이용하여 완벽한 나노구조체를 규명했다.
연구팀은 1차적으로 브러쉬 고분자위에 혈액 응고에 관여하는 단백질 및 혈소판이 붙지 않음을 확인했고, 나아가 사람의 내피세포가 잘 흡착하고 성장할 뿐만 아니라, 브러쉬 고분자를 쥐의 피하조직에 삽입하는 실험을 통해 생체재료로 활용할 수 있다는 것을 입증했다.
또 인체에 존재하는 다양한 병원성 균(대장균 등)이 고분자 박막 표면에 접촉하는 것만으로도 죽는 현상을 관찰함으로써 항균성이 뛰어나고 인체 내에서 2차 감염을 막을 수 있는 우수한 생체재료로도 활용될 수 있음을 밝혀냈다.
이번 연구는 단순한 코팅 방법만으로도 세포막 구조의  나노구조체를 완벽하게 재현한 최초의 연구 결과로 평가되고 있다. 김가희 박사는 “이번 연구를 통해 부작용 없는 인공장기나 의료용 기기의 코팅재료 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.