나노기술 및 정책 정보

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  미시간대학 연구진이, 누에나방의 더듬이 구조를 모방하여 보다 우수한 기능의 나노기공을 개발했다. 이 나노기공은 알츠하이머를 포함한 퇴행성 신경질환 연구에 도움이 되는 미세 터널 형태의 특성을 가진다. 

  본 연구는Nature Nanotechnology 온라인 판에 발표되었다. 미시간 대생의학공학 및 화학공학과 Michael Mayer 교수가 연구책임자이며, UC 샌디에고의 Jerry Yang 교수와 아칸소대학의 Jiali Li 교수가 공동 참여했다.
  일반적으로 실리콘 칩에 뚫어진 구멍인 나노기공은 단일 분자나 단백질 연구에 활용되는 미세한 측정장치이다. 그러나 기존에 존재하는 가장 우수한 나노기공조차도 쉽게 구멍이 막히기 때문에 실험실에서 널리 활용되지 못하는 실정이다. 본 연구에서 개발된 나노기공은 기능이 개선되어, 보다 신속하고 저렴한 DNA 서열분석 및 단백질 분석이 가능해질 것으로 기대된다.
  연구팀은 관심 분자를 포획하여 나노기공을 통해 유연하게 수송하는 오일 코팅재를 제조했다. 또한 이 코팅재를 사용하여 기공의 크기를 원자 크기에 가깝게 조절할 수 있다. “이를 통해 생체분자 측정이 개선되었다. 생체분자의 크기, 전하, 형태, 농도 및 조립 속도 등에 관한 이해도가 높아졌고, 파킨슨, 헌팅턴 및 알츠하이머 질병과 같은 퇴행성 신경질환의 요인을 진단하고 이해하는데 도움이 된다.”고 Mayer 교수는 말했다. 연구진이 개발한 "유체 지질이중층 (fluid lipid bilayer)"은, 수컷 누에나방이 근처에 있는 암컷 나방의 냄새를 맡는데 사용되는 더듬이에 있는 코팅재와 유사하다.
  “이 페로몬은 친유성이어서 지질이나 유지와 같은 소재에 잘 결합된다. 따라서 누에나방의 지질층 표면에 포획되어 부착된다. 이 지질층은 페로몬이 가고자 하는 위치로 움직일 수 있도록 표면을 미끄럽게 만들어 준다. 우리가 개발한 코팅재도 동일한 목적으로 활용된다.”고 Mayer 교수가 밝혔다.

  Mayer 교수팀의 주요 관심분야는 아밀로이드-베타 펩티드라 불리는 단백질 연구이다. 이 단백질은 섬유질로 응고하여 알츠하이머와 같은 질병에서 뇌에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
  “기존의 기술로는 이 응고 과정을 세밀하게 모니터링 하는 것이 불가능하다. 우리는 나노기공을 사용하여 이 펩티드의 응고과정을 관찰코자 하였으나 매 실험 시 기공이 막히는 상황이 발생했다. 따라서 우리는 이 코팅재를 제조하였으며 기존의 문제점을 해결하였다.”
  나노기공을 실험하기 위해, 연구팀은 소금물이 들어간 두 개의 챔버사이에 기공이 있는 칩을 설치하고, 관심 분자를 하나의 챔버에 떨어뜨린 후 기공을 통해 전류를 인가했다. 각 분자 또는 단백질이 기공을 통해 이동함에 따라 기공의 전기저항이 변화되었다. 전기저항의 변화량 측정을 통해 분자의 크기, 전하 및 형태 등에 관한 중요한 정보를 얻을 수 있다. 나노기공은 또한 크기가 작고 전력 소모가 낮기 때문에 생물학 작용제(biological warfare agent)의 검출에도 사용할 수 있다.