마슈하드 의료과학 대학(Mashhad University of Medical Sciences)의 연구진은 산화물 나노입자의 제조를 위한 작용제로서 난백(卵白, 달걀 흰자위)이 매우 유용하다는 것을 증명했다. 이번 연구진은 녹색 화학의 원리를 기반으로 난백의 존재 하에서 나노입자를 생성하는데 성공했다. 이 방법은 간단하고, 저널 Ceramics International에 게재되었다.
이번 연구진의 목적은 안전하고 새로운 방법으로 녹색 화학 방법을 통해서 세륨 산화물 나노입자를 합성하고 이것의 독성을 평가하는 것이다. 세륨 산화물 나노입자들은 화상 연고 등의 의학적 분야에서부터 촉매의 제조까지 다양한 부문에 적용될 수 있다. 이번 연구진은 이런 방법을 통해서 약 24nm의 평균 입자를 가진 비독성 세륨 산화물 나노입자를 제조했다.
난백은 많은 양의 아미노산과 알부민과 리소좀과 같은 다양한 단백질을 포함하는 천연 생체 재료이다. 아미노산은 나노입자의 합성을 위한 안정제 및 크기-제어기의 역할을 할 수 있다. 전 세계의 많은 연구진은 상용의 순수한 아미노산을 사용해서 이것과 유사한 연구를 수행하고 있는데, 이것은 주로 비용이 많이 든다. 그러나 난백은 이것의 가용성과 합리적인 가격 때문에 이런 연구에 직접적으로 사용될 수 있다.
이런 방법은 해로운 재료 및 화학물질의 사용을 하지 않고 균일한 크기 및 높은 효율을 가진 나노입자들을 제조할 수 있으며 특별한 장치, 특정한 물리적 조건, 복잡한 화학적 용액을 적게 사용할 수 있다는 장점들을 가진다.
서로 다른 나노입자(즉, 금속과 금속 산화물)를 합성하기 위해서, 식품과 같은 생체 지향적 재료를 사용하는 것은 현대 나노과학 및 나노 기술에서 큰 관심을 끌고 있다. 이번 연구진은 신선한 난백을 사용해서 크기 제어된 세리아(CeO2) 나노분말을 합성하는데 성공했다. 이 기술은 저렴한 생체 재료를 이용하는 간단한 방법이다. 난백의 단백질은 다양한 기능기를 가지고, 코팅제 및 안정제의 합성에서 중요한 역할을 한다. 합성된 CeO2-나노입자들은 다음과 같은 방법으로 특성이 평가되었다: UV-vis 분광기, 전계 방출형 주사 전자 현미경(field emission scanning electron microscopy, FESEM), 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy), 열 중량 분석(thermogravimetric analysis), 분말 X선 회절.
구형(求刑) CeO2-나노입자는 서로 다른 하소 온도(200, 400, 600, 800 °C)에서 합성되었고, 입자 크기 분포에 따른 FESEM 이미징은 약 25 nm의 크기에서 나노분말의 형성을 보여주었다. 이런 분말 X-선 회절 분석은 (1 1 1)의 반사면에서 CeO2-나노입자가 선호 방향을 가진 입방 구조로 존재한다는 것을 보여주었다. 난백 속의 CeO2-나노입자의 합성은 해로운 재료를 사용하는 기존의 제조 방법으로 달성된 것과 유사하다는 것을 발견했다. 이것은 이 방법이 CeO2-나노입자를 제조하는데 매우 유용하게 적용될 수 있다는 것을 보여주었다.
이 연구결과는 저널 Ceramics International에 “Size-controlled and bio-directed synthesis of ceria nanopowders and their in vitro cytotoxicity effects” 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1016/j.ceramint.2014.11.108).
그림. 서로 다른 하소 온도에서 중합된 CeO2-나노입자의 이미지.
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-04-10
