건국대·KAIST 연구팀, DNA 이용한 나노입자 합성 기술 개발

건국대학교 박기수 교수(공과대학 생물공학과), 카이스트 박현규 교수(생명화학공학) 연구팀이 DNA를 이용해 꽃 모양의 나노입자를 합성하는 기술을 개발했다.
'나노 꽃(nanoflowers)'으로 불리는 꽃 모양의 나노 구조체는 표면이 거칠고 표면적이 넓어 촉매, 전자기술, 분석 화학 등 여러 분야에서 널리 쓰이고 있다.
12일 이번 연구에서 제1저자로 참여한 박기수 교수에 따르면 이 기술은 아민과 아마이드 구조를 포함한 DNA와 구리 이온의 상호작용을 기반으로 개발됐다. 이를 이용해 환경 친화적 조건에서 DNA를 고농도로 포집한 꽃 모양의 나노 구조체를 합성하는데 성공했다.
이번 연구는 영국왕립화학회에서 발간하는 국제 학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 B(Journal of Materials Chemistry B)' 2017년 제12호 표지논문으로 선정됐다.

최근 들어 단백질을 이용한 유·무기 복합 나노 꽃 제작이 다양하게 시도되고 있지만, 일반적인 단백질 나노 꽃 합성은 고온에서 열수 처리를 통해야만 가능해 DNA를 효과적으로 포집하지 못하는 한계가 있었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 생체 고분자 물질인 핵산(DNA·RNA)이 아마이드 결합 및 아민 구조를 지닌다는 사실에 주목하고 아마이드 결합과 아민 그룹 내 질소 원자들이 구리 이온과의 상호 작용을 통해 복합체로 바뀌고, 꽃 모양의 나노입자로 형성되는 것을 발견했다.
연구팀은 합성된 나노 꽃 입자의 넓은 표면적이 입자 내부 구리의 과산화효소 활성을 크게 향상시키는 것을 발견하고, 이를 과산화수소를 검출하는 센싱 분야에도 활용 가능할 것으로 기대했다. 또한 향후 다양한 핵산을 이용해 나노 꽃 입자를 합성하고 이를 유전자 치료 및 바이오센서 개발에 응용할 수 있을 것으로 내다봤다.
[디지털뉴스국 조성신 기자]