나노기술 및 정책 정보

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나노 의학 분야에서 DNA 나노 기술은 비교적 큰 잠재력을 보유하고 있는데 그 중 DNA 종이 접기 기술(DNA origami Technology)은 일종 독특한 DNA 자체 조립 전략으로서 폭넓은 관심을 받고 있음.

DNA 나노 소재는 구조에 대한 정밀 제어 가능성, 쉬운 화학 수정, 바이오 분해 가능성 등 특징을 보유하고 있기 때문에 약물 표적 운송, 제어 방출 가능성, 다양한 약물 협동 운송 치료, 스마트 약물 시스템 구축 등 분야에서 폭넓은 응용 전망을 보유함.

중국과학원 산하 "국가 나노 과학 센터" 띵바오취안(丁寶全, 정보전) 연구원 연구팀은 기존의 연구개발 성과를 기반으로 하여 일종 DNA 종이 접기 나노 구조를 디자인 하고, 응고 방지(anticoagulant) 핵산 적합 체의 배포를 유도하여 안정적이고 효율적이며 안전하고 신속한 해독이 가능한 나노 응고 방지제(Nano anticoagulant)를 개발하는데 성공함.

연구팀은 DNA 종이 접기 기술(DNA origami Technology)을 이용하여 직사각형 나노 구조를 취득하였는데 동 나노 구조 표면의 모든 위치 점과 서열은 모두 사전에 디자인 되며, 연구팀은 위치 점에 대한 제어를 통해 응고된 혈액 효소 핵산 적합 체 하이브리드를 실행한 동시에 나노 구조 표면에 조립하여 배열을 형성하고, 적합 체의 종류, 위치 분포와 밀도에 대한 조정을 수행함.

이런 나노 응고 방지제는 혈액 응고 효소를 효과적으로 식별하고 결합하여 혈액 응고 효소의 활성을 안정적으로 억제하고 혈액 응고 방지 효과를 생성시키는 동시에 적합 체 상호 보완 체인 가입을 통해 적합 체 억제와 혈액 응고 효소 간의 결합을 통해 신속한 해독(解毒)을 하고 혈액 응고 효소 기능을 회복시키는 것으로 나타남.

나노 레벨의 응고 방지제의 사이즈와 분자량이 핵산 적합 체 자체에 비해 뚜렷이 증가되기 때문에 활성체에서 더욱 긴 잔류 시간을 보유하는 것으로 나타남.

연구팀은 이번 연구를 통해 혈액 응고 효소/섬유 단백질의 원(原) 혼합 용액, 실험용 작은 마우스 혈장(血浆), 인간 혈장(血浆)/전체 혈액, 실험용 작은 마우스 생체 속에서 이런 DNA 응고 방지제는 모두 양호한 응고 방지 성능과 신속한 해독(解毒) 효과를 발휘한다는 점을 입증함.

연구팀은 중국 베이징(北京, 북경) 지수이탄(積水潭, 적수담) 병원의 전문가들과 공동 연구를 수행하고 DNA 나노 응고 방지제를 체외 투석 루프 모델(Loop model) 속에 사용하여 나노 응고 방지제는 양호한 응고 방지 특성을 나타내며 루프 속의 혈액 응고 덩이의 형성을 효과적으로 억제한다는 점을 입증함.

생물 대 분자로 구성되고, 양호한 바이오 호환성을 보유하고 있는 DNA 나노 구조는 안전하고, 프로그램화 디자인이 된 나노 응고 방지제 개발을 위해 새로운 전략을 제공하고 있음.

본 연구 성과는 Nature Communications ("A DNA origami-based aptamer nanoarray for potent and reversible anticoagulation in hemodialysis")에 게재됨.