최근 DNA로 감싸진 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)는 살아 있는 세포에서 센서

로 작동될 수 있다는 것을 보고한 일리노이 대학교(University of Illinois at Urbana-

Champaign) 연구진은 탄소 나노튜브를 이용하여, 특정 DNA 서열을 탐지할 수 있

다는 추가적 연구결과를 발표하였다. 개발된 센서의 잠재적 응용은 암 관련 유전자

의 신속한 탐지, 감염된 유기체를 확인하기 위한 간단 검사 등으로 다양하다.

 

마이클 스트라노(Michael Strano) 박사 연구진은 1월에 DNA로 코팅된 단일벽 탄소 

나노튜브를 살아 있는 세포에 적용하여, 미량의 해로운 오염물을 탐지할 수 있다고 

보고하였다[Science 311, 508 (2006)]. 연이은 결과로서 스트라노 연구진은 미화학

회 저널인 ''Nano Letters''에 기술적 발전을 보고하였다.

 

나노튜브의 표면에서 DNA 교잡화(hybridization)를 광학적으로 탐지할 수 있었다

고 스트라노는 말했다. 이러한 연구 결과는 새로운 형태의 나노튜브 기반 센싱 및 서

열화 기술에 대한 가능성을 제시한다.

 

자연 상태에서 DNA는 두 개의 상보적 줄기(각각의 줄기는 사다리의 측면을 닮았고, 

사다리의 가로 단은 특정 서열의 핵염기를 지님)로 구성된 이중 나선 형태로 존재한

다. 교잡화는 염기 쌍 일치를 통해 두 개의 상보적 줄기가 자발적으로 결합하는 것

을 말한다.

 

탄소 나노튜브의 표면 주위를 하나의 DNA 줄기로 감쌈으로써, 연구진은 특정 조각

의 상보적 DNA를 타깃화하는 센서를 제조할 수 있었다. 상보적 DNA가 DNA 검침

(probe)에 결합되면, 나노튜브 자체의 근적외선 형광이 약간 이동하게 되어, 교잡화

가 쉽게 탐지될 수 있다(그림 참조).

 

상보적 DNA 검침의 교잡화를 통해 특정 DNA 서열의 광학 탐지는 의약, 미생물학 

및 환경 과학에 잠재성을 갖는다고 스트라노 그룹의 대학원생인 에스터 젱(Esther 

Jeng)은 말했다. 예를 들면, 개발된 시스템은 유전자 이상 및 유방암의 서열을 탐지

하는 유전자 스크리닝(genomic screening)에 사용될 수 있다.

 

광학 탐지는 교잡화의 수동적 센싱을 가능케 하기 때문에, 시스템에 전압을 가하거

나 전류를 흘릴 필요가 없다는 것을 의미한다고 젱은 말했다. 또한 광학 장치는 뛰어

난 해상도의 신호를 생성하고, 상대적으로 간단한 장비가 요구된다. 그리고 개발된 

탐지 시스템이 수용액에서 작동하기 때문에 자연적인 생물 환경에서 탐지가 가능하

다.

 

성공적인 광학 탐지의 주요소는 탄소 나노튜브를 용액에 분산시켜, 단일 줄기 DNA

를 결합시키고, 결합하지 않은 DNA를 제거할 수 있는 기술의 개발이다. 이와 같은 

방법은 정립된 기술인 투석(dialysis)과 상용의 장비에 의존한다고 스트라노는 말을 

맺었다.

 

[그림]

DNA-SWNT의 합성 및 파장의 이동을 나타내는 근적외선 형광 스펙트럼.

 

[원문 정보]

“Detection of DNA Hybridization Using the Near-Infrared Band-Gap 

Fluorescence of Single-Walled Carbon Nanotubes”, Nano Lett., ASAP Article. 

DOI: dx.doi.org/10.1021/nl051829k.

 

[저자 정보]

Esther S. Jeng, Anthonie E. Moll, Amanda C. Roy, Joseph B. Gastala, and 

Michael S. Strano* 

 

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Illinois-

Urbana/Champaign, 600 South Mathews Avenue, Urbana, Illinois 61801

 

  정보출처   Nano Lett., ASAP Article.  

  원문언어   영어 

  출판날짜   2006년 03월 10일 

  국      가   미국 

  주제분야   분석화학, 분리법(C13) 

  원본파일   http://techtrend.kisti.re.kr/down.jsp?

gubun=trend&down_url=/upload/attssa/DNA_Nanotubes.doc