(주)한국종합환경연구소

템플대학교의 연구원들이 단백질 구조체를 사용하여 환경 복원에 이용할 수 있는 금속산화물 나노입자를 디자인하고 조립했다. 이 연구결과는 8월 22일부터 26일까지 필라델피아에서 열리는 228차 미화학회에서 발표될 예정이다. 논문제목은 “Inorgnic nanaoparticles synthesized from biological precursors as nanocatalysts for environmental applications”이다. 연구팀은 호수나 강 또는 하천, 지하의 독성물질들을 변환시켜 보다 쉽게 제거할 수 있도록 처리하는 것과 같이, 환경 복원에 어떻게 이 나노입자들을 사용할 수 있을 지에 대해 탐구해왔다.

템플대 화학과 교수 다니엘 스트롱인은 “우리들이 사용한 단백질은 혈액에 존재하는 페리틴(ferritin)”이라고 소개했다. 페리틴은 철을 저장하는 단백질로서, 몸 안에 여분의 철분이 존재하면 페리틴 내에 저장된다. 반면에 철분이 부족하면 페리틴으로부터 철분이 방출된다.

스트롱인과 박사과정 학생 헤이즐 앤 호세인, 몬타나주립대의 화학과 부교수 트레버 더글라스는 실험실에서 말의 비장 페리틴에 철을 담지하여 나노입자를 만들었다. 연구팀은 철의 담지량을 바꿈으로써 입자의 크기를 조절했다.

스트롱인은 “예를 들어 용액 내에서 금속이 침전되는 산화 상태가 있다. 금속이 침전되면 당연히 하류나 지하수로 흘러들지 못할 것이다. 한 예로 우리는 유독성의 6가크롬(Chromium-6)을 주목하고 있다. 이 금속은 FDA가 지하수 내에 존재하는 독성 금속들 중 하나로 지목한 것”이라고 설명했다. 6가크롬에 나노입자를 가한 후 가시광선이나 태양광을 비추면, 입자는 활성화되어 크롬을 6가에서 3가로 환원시키며 그 결과 크롬은 물로부터 침전하게 된다. 이는 나노입자가 광촉매 특성을 지니고 있고, 3가크롬은 물에 녹지 않기 때문이다. 말할 것도 없이 3가크롬은 훨씬 제거하기 쉽다. 단순히 걸러 제거할 수 있기 때문이다.

스트롱인은 이 나노입자가 워싱턴주의 핵폐기장에서 문제가 되고 있는 7가테크네튬과 같은 다른 독성 금속에도 효과가 있을 것이라고 말했다. 이곳의 커다란 핵폐기물 용기들은 1940년대와 50년대 이래로 이 핵폐기장에 있었는데 현재 내용물이 조금씩 누출되고 있다. 사람들은 유출된 폐기물들이 지하수로 스며들지 않을까 걱정하고 있다. 그러나 연구팀은 나노입자를 사용하는 방법으로 폐기물이 지하수로 흘러드는 것을 막는 한편, 그것을 제거하는 데도 중요한 역할을 할 것이라고 믿는다