암·치매 등 난치성 질환 진단 바이오소재 작동 원리 규명

원자력연, DNA 검출하는 'DNA 은나노클러스터' 구조도 확인

한국원자력연구원은 1일 환경안전평가연구부 정일래 박사가 주도한 공동 연구팀이 유망 바이오소재인 ‘DNA 은나노클러스터’ 센서의 작동 원리를 규명했다고 밝혔다.

DNA 은나노클러스터는 강력한 형광물질을 발산할 수 있는 신소재다.

환자의 체내 DNA, RNA 등 생체물질을 검출해 암이나 치매 등 난치성 질환을 진단하는 바이오 소재로 활용된다.

그동안 DNA 은나노클러스터가 어떤 원리로 형광 발색을 하는지에 대한 연구가 미미했다.

정 박사는 전북대, 연세대, 서린바이오사이언스, 미국 오크리지국립연구소와 함께 마주 보는 두 개의 머리핀(hairpin) 구조의 DNA가 마주 보는 결합 구조(head-to-head dimer structure)를 형성할 때 결합한 은나노센서가 강한 오렌지 형광색을 나타내는 것을 발견했다.

이번 성과는 현미경으로도 볼 수 없는 작은 나노 크기의 입자를 관찰하는 ‘양자빔 소각산란’ 기술을 활용해 나노 영역의 DNA를 관찰할 수 있었기 때문에 가능했다.

연구진은 원자력연 내 소각산란 시설로 DNA와 은나노클러스터의 결합 구조를 관찰했고, 이 구조와 형광 발현 패턴의 상관관계를 규명했다.

정 박사는 “원자력연의 원자력 기술을 활용해 바이오소재의 구조와 작용 원리를 규명했다는 점에 의미가 있다”고 말했다.

이번 연구성과는 지난달 미국 화학회(ACS) 학술지 ‘ACS 나노'(ACS Nano) 온라인판에 게재됐다. 곧 출판될 인쇄본에도 실릴 예정이다.

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