보도자료
원하는 물질을 필요한 곳에 전달하는 개폐식 ‘on- demand’나노 채널 개발
- 등록일 : 15-03-10
- 계산과학연구센터 문명운 박사 연구팀
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원하는 물질을 필요한 곳에 전달하는 개폐식 ‘on-
demand’나노 채널 개발
- 나노 주름을 잡아당겼다 놨다 하면서 변형할 수 있는 개폐식 나노 채널
개발
- 기능성 약물 담지 나노 캡슐 등 특정 위치에 배달할 수 있는 기능 구현 가능
나노크기의 주름을 잡아당겼다 놨다하면서 구현할 수 있는 개폐식 나노 채널 기술이 국제 연구진의 공동연구로 개발되었다. 개발된 개폐식 나노 채널은 나노 크기의 약물이나 기능성 나노 입자를 원하는 위치에 전달하고 이동시킬 수 있어 향후 약물전달 장치나 생체 센서, DNA나 단백질 정밀 분석 등에 널리 활용될 전망이다.
한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계산과학연구센터 문명운 박사 연구팀은 나노 주름 형상을 제어하여 변형의 크기에 따라서 주름(wrinkle)과 접힘 (folding)의 구조를 자유자재로 바꿀 수 있는 기술을 개발하였으며 이를 개폐식 나노채널에 적용했다고 밝혔다.
피부와 같이 단단한 표피와 말랑한 속피 구조로 이루어진 물질을 압축하게 되면 주름이 생기게 된다. 이는 표피와 속피의 물성(물질간의 특성)의 차이와 압축에 의해 발생한 큰 변형에너지를 해소하기 위한 것으로, 여기에서 조금 더 변형을 주게 되면 만들어진 주름이 접힘(folding)상태가 된다. 이때 압축힘을 제거하게 되면 접힘 구조가 다시 주름으로 돌아가게 된다.(그림 1).
이와 같이 접힘 상태에서 주름으로 돌아가는 과정에서 주름은 열린 채널을 접힘은 닫힌 채널을 만들게 된다. 이때 표피의 두께가 수십에서 수나노미터가 되면 나노 주름과 나노 접힘 구조가 형성된다.
이러한 개폐식 나노 채널의 경우 채널의 크기를 수십나노 미터에서 수백 나노미터까지 변화시킴으로써 DNA나 단백질 같은 작은 바이오 물질을 포집 혹은 저장하거나 전달할 수 있는 분야에 응용할 수 있으며, 나노 형광 입자등을 배열하는데 중요한 수단으로 활용될 수 있는 등 기존에 접근하기 어려웠던 나노크기의 물질 전달 및 배열이 필요한 응용 분야는 매우 다양하다. (그림 2, 표지논문) 본 기술은 향후 약물전달 장치나 생체 센서, DNA나 단백질 정밀 분석 등에 활용이 높을 전망이다.
문명운 박사 연구팀은 나노 주름이 형성되는 원리와 주름-접힘 구조사이의 변형을 고려하여 나노 스케일 채널을 일렬로 배열할 수 있도록 하였으며 특히 나노 채널의 폭이 수십 나노미터에 이르는 작은 개폐식 채널을 만들 수 있는 방법을 제안하였다.
이번 연구성과는 재료분야 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스 인터페이스 (Advanced Materials Interfaces)' 최근호에 게재되었으며, 뒷면 표지논문으로 선정되었다.
*(논문명) Tunable Nanochannels Fabricated by Mechanical wrinkling/Folding of a Stiff Skin on a Soft Polymer
- (제1저자) (한국과학기술연구원 다원물질융합연구소) So Nagashima 박사
- (공동 교신저자) (Northeastern University) Ashkan Vaziri, (한국과학기술연구원 다원물질융합연구소) 문명운 박사
<참고 그림 자료>
KIST 문명운 박사
<그림 1. 주름(Wrinkle, open channel)과 접힘(fold, closed channel)을 이용한 개폐식 나노 채널 단면 SEM 이미지 (위) 나노 접힘 구조 속에 포집되어있는 금 나노입자 (노란색 화살표)>
<그림 2. 뒷면 표지 이미지 (back cover image), 2015-2-16>
나노 주름과 접힘(folding)의 전이 구조를 이용하여 개폐직 나노 채널내에 나노 입자를 보관하였다가, 이를 특정 위치에 전달하여 내보낼 수 있는 스마트 나노 표면>