서울대 연구진 "나노센서ㆍ생명공학 등 응용 전망"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 생명체의 유전정보가 담겨 있는 DNA와 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)의 전기적 특성이 물 분자에 의해 변한다는 사실을 처음으로 확인했다.

서울대 기계항공공학부 이정훈 교수와 물리학부 임지순 교수팀은 11일 DNA와 탄소나노튜브가 물속에서 결합, 복합체를 형성하면 전기적 성질이 도체에서 반도체로 변한다는 사실을 실험과 이론적 계산으로 증명했다고 밝혔다.

교육과학기술부 미래유망파이오니아사업 등의 지원으로 수행된 이 연구결과는 최근 나노과학 분야의 권위 있는 국제학술지 '나노레터스(Nano Letters)' 온라인판에 소개됐다.

지름이 1nm(㎚=10억분의1ｍ) 정도, 길이가 수백㎚~수십㎛인 단일벽 탄소나노튜브는 나노기술의 핵심 재료 중 하나로 고성능 센서나 메모리소자 등 응용 가능성으로 주목받고 있으며 최근에는 DNA와 분자적으로 잘 결합할 수 있다는 것이 밝혀지면서 이를 활용하려는 연구가 활발히 진행돼 왔다.

특히 학계에서는 탄소나노튜브-DNA 복합체의 전기 전도성 같은 물리적 성질이 달라질 수 있다는 가설이 나오면서 이를 규명하려는 시도가 진행돼 왔으나 아직 뚜렷한 결론을 얻지 못한 상태였다.

연구진은 이번 연구에서 탄소나노튜브-DNA 복합체의 전기 전도도가 바뀌는 조건이 물에 의해 결정적인 영향을 받는다는 사실을 처음으로 확인했다.

이들은 전기가 잘 통하는 금속성 단일벽 탄소나노튜브를 길이와 염기서열이 정해진 단일 가닥 DNA와 물에 섞고 결합시켜 복합체를 형성하고 이를 전기장을 이용해 나노전극 사이에서 조립한 뒤 전기적 특성의 변화 여부를 조사했다.

그 결과 탄소나노튜브-DNA 복합체의 전기적 특성은 물의 존재 여부에 따라 완전히 달라지는 것으로 나타났다. 즉 복합체는 물이 없는 건조된 상태에서는 전기가 잘 통하는 금속성을 보였으나 물속에서는 완벽한 반도체로 변하는 것으로 확인됐다.

이 교수는 "물 분자가 탄소나노튜브에 결합된 DNA의 전기적 영향력을 활성화하고, 이로 인해 금속성을 보이던 탄소나노튜브가 DNA와 물속에서 결합 후에는 반도체 특성을 갖게 된다"며 "이 결과는 바이오센서나 전자후각센서 같은 센서기술과 세포기능 조절, 암세포 사멸유도 등 생명공학 연구에 중요한 가능성을 던져준다"고 말했다.

그는 또 "현재 이 연구결과를 토대로 탄소나노튜브-DNA 복합체를 이용한 바이오센서를 개발하고 있다"며 "향후 이를 각종 암 등 질병을 자가진단할 수 있는 초소형 시스템이나 폭발물과 마약 등을 탐지할 수 있는 센서 개발에 활용할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

서울대 기계항공공학부 이정훈 교수

서울대 물리학부 임지순 교수

scitech@yna.co.kr

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