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물 한 방울로 나노 터널 쉽게 만든다

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2017년 06월 05일 18:00 프린트하기

물을 이용해 고분자 실리콘 화합물을 나노 단위 굵기 관으로 만드는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 

 

문명운 한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구센터장은 표면장력에 의해 나노 주름이 나노 터널로 바뀌는 현상을 설명하고, 이를 이용해 DNA 나노선을 만드는 간단한 방법을 개발했다고 5일 밝혔다.

 

나노 주름에 물방울을 떨어뜨려 나노 터널을 만드는 상상도. 물방울에 들어있던 DNA 가닥이 자연스럽게 나노 터널로 들어간다. - KIST 제공
나노 주름에 물방울을 떨어뜨려 나노 터널을 만드는 상상도. 물방울에 들어있던 DNA 가닥이 자연스럽게 나노 터널로 들어간다. - KIST 제공

나노 터널은 생체 보완 물질로 많이 쓰이는 고분자 실리콘 화합물(PDMS)이 나노미터 단위 굵기(1㎚, 1나노미터는 10억 분의 1m)의 관 형태를 띄는 구조다. 이 터널에 DNA 가닥이나 바이러스 등을 넣어 새로운 단백질을 합성하거나 치료제를 만드는데 사용한다. 지금까지는 이 나노터널을 만드는 과정이 매우 까다로웠다. PDMS를 접거나 말아서 만들어야 하는데, 재료 두께가 지나치게 얇아 원하는 길이나 굵기로 만들기 어려웠다.

 

문 센터장팀은 PDMS 표면의 나노 주름에 물방울을 떨어뜨리는 간단한 방법으로 나노 터널을 만들었다. 액체 물 분자는 서로 끌어당기는 힘이 있어, 물 표면의 분자까지 중심으로 끌어당기는 표면장력을 갖는다. 따라서 물 분자와 달라붙으려 하는 성질을 가진 친수성 나노 주름 위에 물방울을 떨어뜨리면 표면 장력의 영향으로 나노 주름도 물방울처럼 동그랗게 말린다. 물에 DNA 가닥을 넣으면 물에 섞인 나노 단위 DNA 물질이 나노 터널에 들어가며, 이후 물을 제거하면 DNA 가닥이 들어있는 가느다란 DNA 나노선이 완성된다. 

 

문 센터장은 “나노 터널의 길이를 수십 마이크로미터(㎛, 100만 분의 1m)에서 수 밀리미터 까지 자유롭게 만들 수 있다”며 “나노 터널 안에 넣는 물질의 종류에 따라 유전자 가위를 이용한 신약 개발 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

 

이 연구는 미국 프린스턴대 하워드 스톤 교수와 공동연구로 진행돼 미국국립과학원회보(PNAS) 온라인 판 5월 31일자에 실렸다.

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