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.
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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