국내 연구진이 동결 세포 기능을 90% 이상 회복시킬 소재를 개발하는데 성공했다. 냉동식품이나 배터리 결빙방지 등의 분야에서 활용 가능할 전망이다.

이 연구에는 고려대학교 화공생명공학과 안동준 교수와 연세대학교 화학과 김병수 교수 공동 연구진이 참여했다.

고려대는 3일 이 연구결과가 복합 자연 과학 분야 국제학술지 '어드밴스트 머터리얼즈'에 온라인(2024.12.26)으로 게재됐다고 밝혔다.

생체 시료는 냉‧해동 과정을 거치며 얼음 형성과 변이로 세포에 심한 손상이 발생한다. 이를 막기 위한 방안으로 동결보존제와 함께 얼음 표면과 수소결합을 이용한 방법을 주로 썼다.

그러나 이는 생체 동결보존 등의 효과가 제한적이었다. 이를 극복하기 위한 방안으로 화학 용매 다이메틸 설폭사이드(DMSO)도 쓴다. 그러나 이 DMSO도 독성 때문에 활용에 제한적인 한계가 있다.

공동 연구팀은 DMSO대신 생물학 시료에 보편적인 염 이온인 나트륨(Na) 이온에 주목했다. 생체 적합 고분자의 3차원 구조(수지형)를 정교하게 제어하는 방법으로 나트룸 이온과 복합체를 형성해 새로운 이온 복합-고분자 소재를 만들어낸 것.

이 소재는 나트륨 이온의 탈착과 동시에 얼음 계면의 수소결합을 촉진, 세포 내‧외부 얼음 성장을 억제한다.

연구진은 "기존 DMSO 대비 약 150%에 가까운 세포 생존율을 얻었다"며 "세포 간 네트워크 형성 기능 역시 해동 후에도 90% 수준으로 유지되는 높은 동결보호 효과를 달성했다"고 설명했다.

이 새로운 고분자 소재는 해동 후에 세포에서 자발적으로 제거되는 특성이 있어 활용성이 매우 높다는 것이 연구진 설명이다.

안동준 화공생명공학과 교수는 "통상적으로 염이 포함된 용액에서 세포를 동결저장하고 있는 바이오 의약품, 냉동식품 산업을 한 단계 업그레이드할 기반 기술"이라며 "베터리 등에서도 이 고분자가 결빙 문제를 해소할 것"으로 기대했다.

이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 중소기업기술정보진흥원과 한국보건산업진흥원의 지원을 받았다.