액체 내의 DNA가 나노 터널을 따라서 배열되고 있다./사진제공=KIST고분자 실리콘 화합물(PDMS) 소재를 압축하면 주름이 생기게 된다. 이 표면에서 우리 손바닥의 손금과 같은 ‘접힘’ 상태를 만들기 위해서는 소재를 30% 이상 압축 변형시켜야 한다. 최근 국내 연구진이 물방울의 표면장력으로 나노 주름의 접힘 구조를 만들 수 있게 되는 현상을 규명했다.
한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구센터 문명운 박사 연구팀은 프린스턴대 하워드 스톤 교수팀과 공동 연구를 통해 액체 표면 장력에 의한 나노 주름 형상이 나노 터널로 전이되는 현상을 규명하고 이를 적용하여 DNA 나노선을 만드는 매우 손쉬운 방법을 제안하였다고 5일 발표했다.
나노 주름 위에 물방울을 올려두면 표면 장력이 작용하여 나노 주름의 입구를 잡아당기며 물이 닿은 주름 안쪽의 단면을 원형 터널에 가깝게 만든다. 특히 친수성 소재에서는 나노 주름의 깊이가 더욱 깊어지게 되면서 접힘 구조의 나노 터널이 형성된다.
또 물 속에 DNA 등의 생체 분자물질을 같이 넣고, 나노 주름 표면에 떨어뜨리면 물방울과 DNA 등의 물질이 함께 나노 터널을 타고 들어가게 된다. 이후 물을 건조하면 나노 터널 속에 남아 있던 DNA로 만들어진 나노와이어가 형성된다.
연구진은 나노터널을 통해 물에 나노 크기의 약물이나 기능성 나노 입자를 혼합하여 나노 와이어 형태로 손쉽게 배열하게 할 수 있다는 것을 밝혔다. 연구진이 개발한 이 기술은 앞으로 약물전달 장치나 생체 센서, DNA나 단백질 정밀 분석 등에 활용될 전망이다. KIST 문명운 박사는 “용액 내에 있는 DNA나 단백질 같은 작은 바이오 물질을 포집 혹은 저장하거나 전달할 수 있는 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.
한국과학기술연구원 미래원천연구 사업으로 수행된 이번 연구결과는 미국 국립과학원 회보 ‘PNAS’온라인 판에 5월 31일자로 실렸다.
문명운 KIST 책임연구원/사진제공=KIST
