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나노테크놀로지는 미래의 먹거리!!!(Nano Technology)
나노테크놀로지란 무엇인가?
나노테크놀로지는 10억분의 1수준의 극미세가공 과학기술을 이용하여 기존의 재료 분야 또는 새로운 기술영역을 구축하는 기술이라고 할 수 있다.
10억분의 1미터라면 어느정도로 작을까?
'나노 스케일' 은 인간의 눈으로 볼 수 없다.
사람의 신체는 60조개의 세포로 구성되어 있는데, 세포 한 개는 약 10~수십마이크로미터이고, 그 세포 안에 있는 핵은 1/`5마이크로미터이다. 그리고 핵 안의 염색체 크기가 1마이크로미터이고, 염색체를 만드는 DNA의 폭이 2나노미터이다.
그럼 나노테크놀로지는 왜 필요한 것일까?
나노테크는 분자, 원자의 나열을 제어하여 가치 있는 대상을 만들어내기 때문이다. 대표적인 것이 반도체 디바이스의 초미세 가공 기술이다.
엄청난 양의 정보를 조그마한 칩에 담을 수 있는 것도 이 나노 기술 때문인 것이다.
나노가 실현할 수 있는 일에는 어떤 것들이 있을까?
- 미국 의회도서관의 모든 정보를 각설탕 크기의 메모리에 수용할 수 있는 기억장치가 탄생한다.
- 원자나 분자 수준에서 다양한 재료와 원료를 만들어내는 기술이 실현된다.
- 철의 10배 강도를 가지고 있으면서도 무게는 철의 10분의 1정도로 가벼운 재료가 탄생하는데, 이것을 자동차나 비행기에 이용하면 에너지 효율이 엄청나게 향상된다.
- 암세포가 몇 개 발생한 단계에서 검출이 가능해지는 진단 기술이 실현된다.
- 물이나 대기에서 극히 소량의 환경오염 물질을 제거하는 물질이나 프로세스가 가능해진다.
- 에너지 변환 효율이 지금까지보다 두 배는 더 뛰어난 태양전지가 탄생한다.
가장 유망한 바이오 테크놀로지에의 응용 예시를 살펴보자.
- 유전자 정보에 목표를 두고 개발하는 의약품
인간은 3~4만 개의 유전자를 갖고 있으며, 이를 바탕으로 다양한 생명 활동을 영위한다. 당뇨병이나 암 등, 대부분의 질병은 유전자 정보에 의해 만들어지는 단백질과 관련되어 있는데, 어떤 유전자가 어떤 단백질을 만드는지 밝혀진다면 그 기능을 제어할 수 있는 의약품을 개발할 수 있다.
- 효과는 높이고, 부작용은 낮춘다.
같은 의약품이나 치료법을 써도 어떤 환자에게는 효과가 있는 반면, 다른 환자는 부작용을 호소하기도 한다. 그러나 약 300만개로 알려진 염기 배열의 차이가 밝혀지면 각 개인에게 적합한 의료 서비스가 가능해질 것이다.
- 환부에만 약물을 투여하는 치료법
영화나 드라마 속에서 암환자는 항암치료를 받느라 머리가 거의 빠져서 모자를 쓴 모습으로 등장하곤 한다. 이처럼 항암제는 암세포뿐만 아니라 정상 세포까지 파괴하고, 각종 부작용을 낳기도 한다. 그래서 개발된 것이 나노 캡슐 안에 항암제를 넣어 암세포에 직접 투여하는 핀 포인트 약물전달 시스템이다.
- 바이오칩으로 체내의 이상을 조기 발견한다.
질병의 조기 발견과 치료를 위해서는 정기적인 건강 검진이 가장 중요하다는 사실을 모르는 사람은 없을 것이다. 하지만 검사 과정이 워낙 복잡하고 시간도 많이 걸리다 보니 병원 가는 일이 좀처럼 쉽지 않다. 그런데 바이오칩을 이용하여 DNA의 손상 여뷰를 실험하면 간단하게 건강 상태를 체크할 수 있으며, 질병의 조기 발견 및 치료도 가능해진다.
- 나노테크놀로지로 인체 기관을 만든다.
손상된 인체의 일부를 인공기관으로 대체하는 기술은 인공수정체, 의치, 인공 판막, 인공 심장 등으로 범위를 넓히며 꾸준히 진보해왔다. 인공 기관은 기능이나 크기 면에서 점점 인체 본래의 기관에 가까워지고 있는데, 그 핵심적인 솔루션 또한 나노테크놀로지에서 비롯된다.
- 미생물의 운동기관을 모델로 삼다.
MEMS와 NEMS는 미세가공 기술로 만들어진, 각각 마이크로와 나노 단위의 전기 장치를 말한다. 이 두가지 기술은 이미 많은 분야에서 응용되고 있지만, 향후 가장 기대되는 것중의 하나가 정확하게 환부에 작용하는 핀 포인트 약물전달 시스템으로 대표되는 의료용 나노머신이다.
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