KAIST '나노 꽃' 합성 기술 개발

【대전=뉴시스】KAIST 생명화학공학과 박현규 교수(사진 왼쪽) 연구팀이 가천대학교 김문일 교수(오른쪽)와 공동으로 DNA를 이용해 상온에서 나노 꽃(nanoflowers)을 합성하는 기술을 개발했다. (사진=KAIST 제공)

【대전=뉴시스】이시우 기자 = KAIST는 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 가천대학교 김문일 교수와 공동으로 DNA를 이용해 상온에서 나노 꽃(nanoflowers)을 합성하는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

 나노 꽃(nanoflowers)은 꽃 모양의 나노 물질로 표면이 거칠고 표면적이 넓어 촉매, 전자기술 및 분석 화학 분야에서 활용 가능성을 주목받고 있다.

 최근에는 단백질을 이용한 유, 무기 복합 나노 꽃 제작에 성공해 이 물질에 효소를 넣을 경우 수용액에 녹아 있는 효소보다 안전성과 내구성 높은 것으로 알려졌다.

 하지만 일반적인 단백질 나노 꽃 합성은 고온에서 열수 처리를 통해야만 가능했기 때문에 DNA를 효과적으로 포집하지 못한다는 한계를 갖고 있다.

 연구팀은 단백질 기반의 나노 꽃 구조물의 제작 원리를 바탕으로 또 다른 생체 고분자 물질인 핵산에 주목했다.

 핵산에도 나노 꽃 구조를 형성하는 단백질에 포함된 아마이드 결합 및 아민 그룹이 존재하는 만큼, 단백질과 유사하게 꽃 모양의 나노 구조물의 제작을 유도할 것을 예상하고 실험했다.

 그 결과 상온의 친환경적 조건에서 간단하게 유, 무기 복합 나노 꽃 구조물을 제작하는데 성공했다.

 이렇게 개발된 DNA 기반 나노 꽃 구조물은 기존의 단백질 기반 제작 방법과 달리 유해한 화학물질 없이 친환경 제작이 가능하고 세포 독성이 낮은 것으로 확인됐다.

【대전=뉴시스】다양한 염기서열 및 길이의 DNA를 황산구리(copper sulfate)와  상온에서 3일간 반응시키면 넓은 표면적을 지니는 나노 꽃 구조물이 얻어진다. 사진 위는 DNA를 이용한 유, 무기 복합 나노 꽃 구조물의 제작 과정을 나타내는 모식도.아래는 시간에 따른 나노 꽃 구조물의 형성 과정. (사진=KAIST 제공)

 또 DNA 포집이 가능하고 포집된 DNA는 핵산 분해효소에 대해 저항성이 높았다고 연구팀은 설명했다.

 연구팀은 앞으로 다양한 핵산을 이용해 나노 꽃 입자를 합성하면 유전자 치료 및 바이오센서 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 박현규 KAIST 교수는 "이번 연구에서 개발된 나노 꽃 입자는 세포독성이 낮고 DNA를 핵산 절단효소로부터 효과적으로 보호하는 특성이 있다"라며 "유전자 치료용 전달체 등에 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.

 한편, 이번 연구는 KAIST 생명화학공학과 출신의 박기수 박사(건국대 교수)가 제1저자로 참여했다. 연구
 결과는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 국제 학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 B(Journal of Materials Chemistry B)'에 게재됐다.

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