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과학과 놀자

구부러지는 스마트폰 화면 가능케 하는 신기한 플라스틱, 전도성 고분자

과천과학관과 함께 하는 과학 이야기 (11)플라스틱은 일반적으로 전기가 통하지 않는다고 알려져 있다. 각종 전기 제품의 플러그가 플라스틱으로 덮여 있는 것도 전기가 밖으로 흐르는 것을 막아 주기 때문이다. 그런데 이런 상식과 달리 전기가 통하는 플라스틱이 있다. ‘전도성 고분자’라는 물질이다.전도성 고분자에 관한 이야기는 약 50년 전인 1970년대 초반으로 거슬러 올라간다. 일본 도쿄공대의 시라카와 히데키 교수 연구팀은 플라스틱의 일종인 폴리아세틸렌에 대해 연구하고 있었다. 어느 날 한 연구원이 실험 도중 실수로 원래 넣어야 할 양보다 무려 1000배나 많은 화학 약품을 폴리아세틸렌에 넣었다.그렇게 해서 만들어진 물질은 원래 얻었어야 하는 것과는 겉보기부터 완전히 달랐다. 검은색 분말 형태의 고분자 재료가 됐어야 할 물질은 마치 금속처럼 은색 광택을 띠는 얇은 막이 돼 있었다. 시라카와 교수는 이 물질이 금속과 비슷한 성질을 지닐지도 모른다고 생각하고 연구를 계속했다.그 결과 폴리아세틸렌에 특정한 성분을 첨가하면 전기가 흐르도록 할 수 있다는 사실을 알아냈다. 실수로 과량 첨가한 시약이 고분자 사슬의 결합을 끊었다 붙였다 하면서 전기를 흐르게 한 것이다.그의 연구는 외국에도 알려져 미국 펜실베이니아대의 화학자 앨런 그레이엄 맥더미드 교수, UC 버클리의 물리학자 앨런 히거 교수와의 공동 연구로 이어졌다. 이들은 1977년 국제 학술지에 ‘전기가 흐르는 고분자’에 대한 연구 결과를 발표했고, 이에 대한 성과를 인정받아 2000년 노벨 화학상을 수상했다. 시라카와 교수가 발견한 전도성 고분자는 아직 활용 범위가 넓지는 않다. 유기발광다

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샤르팡티에·다우드나 교수에게 노벨화학상 안긴 유전자 가위 기술

유전자 가위 기술을 개발한 공로로 스웨덴 우메오대의 에마뉘엘 샤르팡티에 교수와 미국 UC버클리의 제니퍼 다우드나 교수가 2020년 노벨 화학상을 받았다. 유전자 가위 기술은 세균이 바이러스를 물리치기 위한 생물학적 과정을 이용하여 특정 유전자의 발현을 억제하거나 유전자 서열을 바꾸는 데 이용 가능하며, 더 나아가 치료할 수 없다고 알려진 사람의 유전질환에 대한 치료의 가능성을 열었다.인류는 생물이 가지고 있는 유전적 특성을 우리에게 유용한 방향으로 이용해왔다. 가장 오래된 방식이 품종 개량이라고 하는 방법이다. 예를 들어 우리의 주식인 쌀은 야생 벼 품종으로부터 품종 개량을 거쳐 좀 더 맛이 좋고 알곡이 많이 열리도록 개량되었다. 벼와 같은 곡류 외에도 야채, 과일과 가축 등도 오랜 품종 개량을 거쳐왔다. 생명과학은 지난 세기 동안 DNA의 구조 발견, 핵산의 염기서열 결정, 단백질의 아미노산 서열 결정, 유전자 발현 과정의 규명 등 비약적인 발전을 거듭해 왔다. 이 과정에서 얻은 생명과학 지식은 인류가 직접 생물의 유전자를 조작하여 이용할 수 있게 해주었다. 유전자 재조합 기술을 비롯해 많은 방법이 개발되었지만, 그중 매우 간단하고 빠르게 유전자 서열을 편집하는 방법이 유전자 가위 기술이다. RNA와 CAS9 단백질 복합체로 DNA 유전자 편집유전자 가위 기술은 세균이 바이러스로부터 자신을 지키는 방법을 활용한 것이다. 세균은 자신이 과거 감염된 바이러스의 핵산 서열을 저장해 놓았다가 똑같은 서열을 가진 바이러스가 들어오면 그 바이러스의 핵산을 잘라내 바이러스를 물리친다. 유전자 가위 기술을 ‘CRISPR 가위’ 기술이라고도 하는데 이 단어는 세