국내 기업이 신약개발, 진단의학 등 바이오산업의 핵심소재로 각광받고 있는 바이오 양자점 양산 기술 개발에 성공했다.

반도체 및 디스플레이 장비 전문기업이자 월드클래스300 기업인 ㈜제우스(대표 이종우)는 바이오용양자점(친수성양자점) 양산기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

양자점(Quantum dot)은 인간의 머리카락보다 1만 배 더 얇은 나노미터크기의 반도체 결정체로, 주로 초미세 반도체, 질병진단 시약이나 디스플레이, 태양전지 등에 활용되고 있다.

특히 바이오용양자점(친수성양자점)은 기존 형광체 대비 안전성과 광세기가 10~100배 이상 높으며, 좁은 반치폭으로 인해 한번에 다중 타겟 검사가 가능하여 진단의학에서 핵심소재로 각광받고 있다.

그러나 바이오용양자점(친수성양자점)을 만들기 위해 최초 합성된 양자점의 표면을 개질하는 과정에서 20~40%까지 효율 감소가 발생하게 된다. 또한 변환 후 이어지는 정제 등의 공정으로 인해 양자점에 손실이 발생해 생산비용 증가의 문제로 다양한 분야의 상용화에 어려움을 겪어 왔다.

제우스는 표면 구조를 특화해 표면 개질시 효율이 상승해 변환효율이 110%가 넘는 양자점 및 표면 치환방법 개발에 성공했다. 변환시 발생하는 손실도 정제법을 개발하여 기존 공정에 큰 비용증가 없이 생산이 가능한 시스템을 구비했다. 현재는 건국대 시스템생명공학과 전봉현 교수와 공동연구를 통해 그 특성을 평가 중이다.

전봉현 교수는 “양자점이 바이오 실험에 적용되기 위해서는 수용성의 특성을 가져야 하는데 제조 과정에서 빛의 밝기가 크게 감소하는 등의 단점이 있다”며 “제우스에서 개발한 양자점의 경우 기존 양자점의 한계를 뛰어넘어 획기적으로 높은 효율을 가지는 양자점으로써 생명 공학 분야에 활발히 이용될 것으로 기대된다”고 말했다.

제우스는 이번 바이오용양자점 및 생산 시스템 개발에 대한 특허출원을 완료했으며, 새로운 영역으로 사업을 확장할 계획이다.

제우스 개발 책임자는 “양자점은 분자진단방법으로 줄기세포 분화과정, 암 전이 과정, 세포의 노화과정 등 수많은 생명현상의 실타래를 풀어주는 역할을 하고 있다”며 “이번 고효율 친수성양자점과 양산기술 개발은 신약개발, 진단의학에 널리 적용되어 차세대 바이오 시장의 성장동력이 될 것”이라고 말했다.

한편 양자점은 나노입자의 모양 및 화학적 조성을 제어해 발광영역을 자외선이나 적외선 영역까지 폭넓게 변화시킬 수 있으며 다른 형광체보다 발광선폭이 매우 좁아서 색순도가 우수해 차세대 디스플레이 및 조명용 광원으로 각광받고 있다. 이에 현재 시장이 성장 중인 유기발광다이오드(OLED) 이후 양자점 발광다이오드(QLED)의 시대가 올 것이라는 관측도 나오고 있다.

그러나 효율이 우수한 양자점은 유해한 카드뮴 화합물(CdSe 또는 CdS)로 이루어져 있어 카드뮴(Cd)이 없는 친환경 양자점(Si, InP, GaAs 등)을 이용해 발광효율이 우수한 QLED를 개발하는 것이 중요한 과제로 떠오르고 있다.