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| DNA 기반의 ‘브라운 모터’를 개발해 나노입자의 움직임을 제어한 김준수 교수팀 연구는 세계적 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 4월 6일(한국시간) 게재됐다.(자료제공=이화여대 김준수 교수 연구팀) |
한국연구재단(NRF)은 이화여자대학교 화학나노과학과 김준수 교수 연구팀이 DNA 기반의 ‘브라운 모터’를 개발해 나노입자의 움직임을 제어해냈다고 8일 밝혔다.
나노디바이스 및 나노머신을 개발하려는 연구가 활발히 진행되지만, 나노스케일의 초미세 공간에서 분자들을 원하는 곳에 선택적으로 이동시키는 것이 불가능해 난항을 겪고 있다.
이 나노 크기의 분자들은 용액 속에서 다른 용매들과 충돌하면서 방향성 없이 움직이는 ‘브라운 운동’을 하기 때문이다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 브라운 운동을 제어하여 나노입자를 특정 방향으로 이동시키는 브라운 모터(브라운 래칫)를 개발해 나노입자가 DNA를 따라 한쪽 방향으로 이동하도록 DNA를 설계하고, 이론 및 계산화학 연구로 증명했다.
연구과정을 보면 음전하의 DNA와 양전하의 나노입자는 정전기적 인력으로 결합하는데 이 때 DNA 구조가 유연할수록 나노입자와의 결합에너지가 낮고 결합하기 쉽다.
연구팀은 이 원리를 이용해 DNA의 유연성이 점진적으로 증가하는 구조가 반복되도록 합성했고 주변 이온의 농도를 급격히 증가, 감소시키기를 반복했다.
연구결과에 의하면 DNA와 나노입자의 결합에너지가 끊임없이 변화하면서 나노입자가 한쪽으로 이동하는 것이 증명됐다.
김준수 교수는 “이 연구는 초미세 공간에서 DNA에 결합한 나노입자를 원하는 방향으로 이동시키는 나노스케일 브라운 모터의 설계 및 개발 가능성을 증명한 것”이라고 말했다.
이 연구는 교육부·한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행됐고, 세계적 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 4월 6일(한국시간) 게재됐다.
