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전기장으로 움직이는 DNA 나노 로봇팔

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2018년 01월 21일 15:30 프린트하기

사이언스지 제공
사이언스지 제공

마치 털실로 짠 목도리 같은 길이 쭉 늘어서 있다. 그 위에는 막대가 시계바늘처럼 회전운동 중이다. 막대 역시 아래 깔려있는 길과 마찬가지로 털실로 짠 것처럼 꼬불꼬불하다. 꼬불꼬불한 것의 정체는 DNA다.

 

독일 뮌헨 공과대학 물리학과 엔조 코퍼거(Enzo Kopperger) 박사 연구팀은 염기서열에 따라 스스로 조립하는 ‘DNA 오리가미’ 기술로 25㎚ (나노미터, 10억분의 1m) 크기의 로봇팔을 만드는 데 성공했다. 외부에서 조절하는 전기장에 따라 회전운동을 하는 이 로봇팔은 나노입자 등의 아주 미세한 물질을 옮기는 데 활용될 것으로 기대된다. 연구 성과는 1월 19일자 과학 저널 ‘사이언스지’에 발표됐다.

 

유전정보를 담고 있는 DNA는 우리 몸 속에서 보통 이중나선 구조를 이루고 있다. 이중나선이란 두 가닥이 서로 결합해 꼬여 있는 모양을 말한다. 이렇게 두 가닥이 서로 결합할 수 있는 이유는 DNA 염기 서열의 상보성 때문이다.

 

DNA 단일가닥은 아데닌(A)과 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G)의 네 가지 염기로 이루어졌다. 이 염기는 A와 T, 그리고 C와 G가 쌍을 이뤄 결합하는 상보성이 있다. DNA 오리가미는 이런 상보성을 이용한다. 즉, 서로 짝을 이루는 염기서열을 만났을 때 스스로 결합하는 DNA의 성질을 활용하는 것이다. DNA 오리가미 기술은 DNA 단일가닥이 스스로 결합하면서 나노미터 규모의 정밀한 3차원 구조를 만들어낼 수 있다.

 

연구팀은 DNA 오리가미 기술로 가로 세로 55㎚ 크기의 플레이트와 여기에 연결돼 회전운동을 하는 25㎚ 길이의 막대를 만들었다. 시침만 있는 네모난 시계를 생각하면 이해가 쉽다. 외부에서 전기장이 주어지면 막대는 정해진 지점으로 회전한다. 자유자재로 움직임을 제어할 수 있는 나노미터 크기의 로봇팔인 셈이다.

 

플레이트에 로봇팔의 끝 부분과 도킹할 수 있는 짧은 DNA 가닥을 배치하면 로봇팔을 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있다. 컴퓨터에 원하는 동작을 입력하면 로봇팔은 천 분의 1초 내에 작동한다.

 

과학자들은 이런 DNA 로봇팔을 하나 또는 여러 개 이어 붙이면 나노물질을 집어 올려 원하는 곳으로 옮기는 일을 수행할 수 있으리라 기대하고 있다.

 

 

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