나노바이오 나노생체모방소재
페이지 정보
- 용어
- 나노생체모방소재
- 요약
- 물체를 분석하고 분해하는데 사용되는 분자 제조 기계
- 참고문헌
- -The nanotechnology institute, Nano-bio sensor development, http://www.sep.benfranklin.org:8080/nti/biosensor.jsp
- P. McFadden, Broadband Biodetection : Holmes on a chip, Science, 297, 2075-2076 (2002)
- A.P. Alivisatos, Nanomedicine : Less is more in - 분류
- 나노바이오 > 소재
본문
나노 기술의 발전에 생물을 이용하여 생체물질 그 자체를 디바이스나 기능재료로 이용하거나 생물이 이용하고 있는 원리를 찾아내어 그 구조·특성을 모방하여 만든 고기능 물질이다. 예를 들면 다음과 같다.
1. 나노 생물연료전지
백금 촉매 대신에 생체내의 촉매(효소)를 이용하여 미소한 연료전지를 만드는 것이 시도되고 있다. 생체 중에는 산화 환원 반응을 순조롭게 진행시키기 위해 많은 효소가 존재하며 수소와 산소를 이용하는 연료전지의 경우 수소의 산화반응과 산소의 환원 반응에 각각 다른 생체 효소를 이용하지만 큰 에너지를 생성하는 데는 기술적 어려움이 있다. 따라서 효소의 활성 중심, 기질이나 보조인자를 최적으로 배치한 나노 스케일의 정밀한 구조를 작성해야 한다. 현재 이러한 최적의 배치구조를 찾는 것이 과제이다.
2. 바이오센서(Biosensor)
바이오센서는 효소, 미생물, 항체, 수용체(receptor) 등의 생체분자소재들을 전기적 또는 물리화학적 소자(transducer)에 결합시키고, 측정대상 물질(target analyte)과의 결합 또는 반응으로부터 발생되는 화학적 또는 물리적 변화를 전기적인 신호로 감지하여 농도를 측정하는 장치이다. 극미량의 대상물질 측정을 위해서는 감지소자로 사용되는 생체분자소재들의 미세화된 박막구조가 필수적이며 이러한 미세화 박막구조를 제작하기 위해서는 분자 수준에서 생체분자들을 조절하여 미세 구조를 인위적으로 제작할 수 있는 나노바이오 기술이 필요하다. 미세화 박막구조의 생체분자들을 감지소자로 이용한 바이오센서는 기존의 바이오센서에 비해 감도가 매우 높아 나노(10-9) 또는 피코(10-12) 몰(M)과 같은 매우 낮은 농도의 대상물질 측정이 가능함은 물론 정확도가 매우 높아 질병의 진단, 극미량의 환경오염물질 측정, 식품의 신선도 및 오염도 측정 등에 효과적으로 사용될 것으로 예상된다.
3. 해면으로 만드는 광섬유
해로동혈이라 불리는 심해에 사는 해면은 천연물질을 이용해 낮은 온도에서 탄력성이 좋은 유리섬유를 합성한다. 높은 온도로 재료를 가열해 광섬유를 만드는 인간의 방식은 이에 비해 성공률이 훨씬 낮다. 해면의 천연 유리섬유는 길이가 5~18 cm이고, 지름은 40~70 ㎛이다. 이 유리섬유는 인공 광섬유에 비해 튼튼하고 유연성도 뛰어나다. 또한 나트륨 성분을 첨가하면 빛을 전달하는 능력이 크게 향상된다는 사실도 밝혀졌다. 물론 해결해야 할 문제도 있다. 해면은 실제 광통신망에 사용할 정도로 긴 섬유를 생산하지 못한다. 그러나 인공적인 광섬유보다도 빛을 더 잘 전달하는 해면의 유리섬유에 대한 계속적인 연구를 통해 차세대 광섬유 개발이 가능할 것으로 예상하고 있다.