[한국기술뉴스] 촉매, 바이오센서, 약물 전달 등에 응용할 수 있는 금-펩타이드 나노복합체를 다차원 구조로 제작 가능한 기술이 개발됐다. 개별 재료가 갖지 못하는 구조와 기능이 가능해 새로운 기능성 하이브리드 재료 개발의 선택폭을 확장했다.

경북대학교 민경익 교수(융합학부 의생명융합공학전공)팀은 금-펩타이드 나노복합체의 다형성 제어 기술을 개발했다.

금-펩타이드 나노복합체는 구성성분인 금 나노입자의 광학적·전자적·촉매적 특성과 아미노산 중합체인 펩타이드의 생물학적 특성 및 우수한 생체적합성을 동시에 가진다. 이러한 특성으로 유기 광전학, 촉매, 바이오센서 뿐만 아니라, 약물 전달, 바이오 이미징과 같은 첨단 바이오메디컬 기술 응용 분야에서 활용되고 있다.

이러한 금-펩타이드 나노복합체는 모양, 크기 및 구성 성분뿐만 아니라 금 나노입자의 공간 분포에도 물리·화학적 특성들이 변화되기 때문에, 나노복합체의 구조를 정밀하게 다차원적으로 제어하는 것이 매우 중요하다. 그러나 둘 이상의 다차원 구조를 가진 금-펩타이드 나노복합체를 형성하기 위해서는 펩타이드 구성 성분의 복잡한 분자 다양성과 자기조립, 금속 결합·인식 특성을 고려해 분자 개질 과정을 거쳐야 하는 어려움이 있다.

민경익 교수팀은 이번 연구에서 페놀기를 가진 아미노산인 타이로신의 금속 환원 능력과 자기조립 특성에 영감을 얻어, 타이로신을 함유한 짧은 펩타이드를 설계했다. 펩타이드와 금 이온 혼합 용액에 자외선을 조사하면, 자외선을 흡수한 타이로신이 산화되면서 금 이온에 전자를 전달해 금 나노입자로 환원시키고, 동시에 페놀기의 벤젠 구조가 펩타이드 사이의 분자 상호작용을 일으켜 자기조립을 진행하게 된다. 이때, 반응 용액의 극성과 pH에 따라 나노복합체의 응집 구조가 달라지는 현상을 이용해 0차원 나노 콜로이드, 1차원 나노 막대, 2차원 나노필름, 3차원 초구체 및 캡슐 등 다양한 형태의 다차원 금-펩타이드 나노복합체를 쉽게 제어·제작하는 기술을 개발했다.

민경익 교수는 “이번에 개발된 금-펩타이드 나노복합체 다형성 제어 기술이 다양한 구조 및 특성을 가진 나노 복합체의 설계 및 개발에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대되며, 촉매, 진단용 소재, 광열 치료용 바이오메디컬 소재, 전기화학센서 소재 등으로 폭넓게 응용될 수 있을 것이다.”라고 밝혔다.

이번 연구의 교신저자는 민경익 교수, 제1저자는 김정환 석사과정생이다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제저명학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 11월 20일자 온라인판에 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 우수신진연구사업의 지원을 통해 수행되었다.