나노기술 및 정책 정보

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중국 시안(西安) 자오퉁(交通) 대학교 의과대 산하 기초 의학원 분자생물학부 연구팀은 최근 관련 연구를 실행하는 과정에서 "DNA 종이접기 기술(DNA origami technology)"을 이용하여 구형(球形) DNA 나노 구조를 구축하였음.

동 구형(球形) DNA 나노 구조는 기하(幾何) 상에서 극히 높은 대칭성을 보유하고 있기 때문에 다양한 대칭성 및 키랄 구조 디자인을 실현할 수 있을 뿐만 아니라 동 DNA 나노 구조 중의 모든 핵산(核酸) 서열은 유일성을 보유하고 있으며, 동 구조로 하여금 높은 주소 검색 성능을 보유하도록 함으로써 임의의 위치에 대한 코딩을 실행할 수 있는 것으로 나타났는데 연구팀은 이런 특징에 기반 하여 구형(球形) 유형의 DNA 나노 구조를 프레임워크로 사용하여 다양한 대칭성 및 키랄 특성을 보유한 나노 입자 클러스터 구조를 구축하였음.

기능 나노 입자 클러스터는 특수한 광학, 전기학 및 생물학 성능을 보유하고 있기 때문에 동 유형 구조는 지속적으로 과학자들의 관심을 받아온 상황이며, 나노 입자 클러스터 성능에 영향을 끼치는 팩터(factor)는 나노 입자 자체에 존재할 뿐만 아니라 입자 간의 기하(幾何) 배열도 중요한 역할을 발휘하는 것으로 나타났으며, 최근 년 간 DNA 나노 기술이 신속히 발전됨에 따라 각종 원자가 나노 입자 클러스터 구축은 가능하게 되었음.

특정 구조 및 원자가 상태를 보유하고 있는 나노 입자 클러스터에 대해 현재 사용하고 있는 방법은 모두 관련 DNA 나노 구조를 새롭게 디자인해야 하는 방법인데 동 방법은 많은 시간이 필요할 뿐만 아니라 경제적이 되지 못하고 있기 때문에 일종 범용적인 방법을 개발하여 나노 입자 클러스터 구축을 실현해야 하며 이런 연구는 중요한 의미를 보유하고 있음.

연구팀은 "유사 구형(球形) DNA 나노 구조를 프레임워크로 사용하여 다양한 대칭성 및 키랄 특성을 보유하고 있는 나노 입자 클러스터 구조를 구축하는 방법"을 이용하여 2원자가 상태에서 6원자가 상태 등 5종 대칭형 나노 입자 클러스터 구조를 구축하였으며, 관련 연구개발 성과를 기반으로 13원자가 상태의 나선형 나노 입자 클러스터 구조를 구축하였는데 동 키랄 구조는 흥미로운 광학 성능을 보유하고 있는 것으로 나타났음.

그 외, 연구팀은 DNA 나노 구조의 다른 위치 점에 대한 이방성 인코팅(anisotropic encoding)을 통해 다양한 나노 입자 조합을 실현하고 특정 원자가 상태 구조를 형성할 수 있다는 점을 입증하였음.

연구팀은 냉동 전자 현미경(refrigeration electron microscope) 및 싱크로트론 방사 작은 각도 X-레이 회절(Synchrotron radiation small angle X-ray diffraction) 등 기술을 이용하여 3차원 구조 형태에 대한 정밀 표면 특징 분석을 실행한 동시에 키랄 구조 성능에 대한 탐색 작업을 실행하였음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 새로운 분석 방법을 개발함으로써 임의 원자가 상태의 기능 나노 소재 및 생물 대 분자 조립 체 개발을 위한 양호한 플랫폼을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ ("Valence-programmable nanoparticle architectures")지에 게재됨.