국립부경대, DNA로 초음파 힘 전달…분자결합 절단

‘Chem’ 2026년 9월호 표지논문 선정
250 염기쌍 이상서 15분 내 99.9%

DNA를 통해 초음파의 힘을 특정 분자결합에 전달하는 국립부경대 곽민석 교수팀의 연구 원리를 형상화한 국제학술지 'Chem' 2026년 9월호 표지. (자료=국립부경대학교 제공)

DNA가 초음파의 힘을 특정 지점으로 전달해 원하는 분자결합만 끊는 스위치로 활용됐다.

국립부경대학교 화학과 곽민석 교수 연구팀은 DNA 이중나선을 이용해 초음파의 기계적 힘을 목표 결합에 집중시키는 플랫폼을 개발했다.

250 염기쌍 이상의 DNA에서는 15분 안에 목표 지점의 99.9%가 절단됐다. 피부와 비슷한 환경에서 1 MHz 저강도 초음파를 가한 실험에서도 DNA 손상 없이 80% 이상의 선택적 절단이 이뤄졌다.

연구진은 DNA 길이를 100~1000 염기쌍으로 조절해 길이가 늘어날수록 목표 분자에 전달되는 힘이 커지는 현상도 확인했다. 초음파 주파수와 DNA 길이를 바꿔 분자 수준의 반응을 설계할 수 있다는 의미다.

마치 힘이 퍼지는 망치 대신 목표 지점을 겨누는 메스를 적용한 것과 같은 원리다. DNA는 초음파 에너지를 전달하고 중앙에 배치된 메카노포어는 그 힘을 받아 반응한다.

이번 연구는 지난 3월 3일 온라인에 먼저 공개됐다. 이후 셀 프레스가 발행하는 국제학술지 'Chem' 2026년 9월호 제12권 9호 표지논문으로 선정됐다. 이 학술지는 매 호 연구 한 편을 표지에 소개한다.

논문의 제1저자는 국립부경대 김규린 박사다. 곽민석 교수와 독일 RWTH 아헨공과대 Andreas Herrmann 교수가 교신저자를 맡았으며 국립부경대 의공학전공 강현욱·임해균 교수도 참여했다.

연구팀은 이 기술을 DNA 나노구조체와 나노입자 집합체 등에 결합해 초음파로 작동하는 약물전달 시스템과 바이오센서, 기계적 자극에 반응하는 치료 소재로 발전시킬 계획이다. 해당 분야 적용 가능성은 추가 연구를 통해 검증해야 한다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 나노·소재기술개발사업 및 지역혁신선도연구센터 등의 도움을 받아 수행됐다.

부산=김성욱 기자