DNA를 검출할 수 있는 탄소나노튜브 나노센서

 

Cidetec-IK4 기술센터의 연구진은 기존에서 얻을 수 있는 것보다 더 빠르게 돌연변

이를 검출할 수 있는 전기화학적 DNA 센서를 개발했다. 이 연구에서 가장 주목할 점

은 DNA의 검출이 센서의 실행가능성을 조사하기 위해서 단지 사용되었다는 것이

다. 그래서 나노센서들은 다른 종류의 분자들을 검출하거나 심지어 유전자병의 연구

에서 심지어 사용될 수 있을 것이다. 

 

American Chemical Society에서 편찬한 과학 잡지인 나노레터(NanoLetters)에 게

재된 이번 연구결과에서 Cidetec-IK4 기술센터 연구진이 버클리 대학(University of 

Berkeley)과 CSIC와 협력해서 광학적이고 전기화학적인 나노센서의 제조에 있어

서 중요한 점을 지적했다. 

 

이번 연구가 중요한 이유는 개발된 나노센서가 간단한 탄소 나노튜브 케이블로 된 

단지 한 개의 나노트랜지스터를 사용했다는 점이다. 이것은 변형되지 않는 DNA 탐

침(non-modified DNA probe)을 검출할 수 있었다. 

 

탄소나노튜브 트랜지스터 어레이는 DNA 이종교배(hybridization)를 검출하는데 사

용되었다. DNA는 나노튜브에서 특이 흡수를 하면서 검출되었다. poly 

(methylmethacrylate0.6-co-poly(ethyleneglycol)methacrylate0.15-co-N-

succinimidyl methacrylate0.25) 폴리머가 중합되어 나노튜브와 비공유적으로 결합

되었다. 그 후에 아미네이트(aminate)된 단일 사슬 DNA는 폴리머에 공유결합으로 

부착되었다. 이종 교배 후에 통계학적으로 중요한 변화들이 트랜지스터 매개변수에

서 관찰되었다. 이종교배된 DNA는 염기쌍(base pair)의 전하-트랩(trapping) 성질

을 불러일으키면서 전자와 홀 두 개를 포획한다. 

 

센서는 DNA 시퀀스(sequence)를 검출할 수 있고 유전학과 생체기술에 사용될 수 

있다. 어떤 유전병의 원인이 되는 유전자가 발견되면 이 유전자의 특정 시퀀스를 가

진 환자들은 특정 질병을 발병한다. 그러면 센서는 매우 높은 선택성을 가지고 DNA

의 특정 시퀀스를 검출하는 것이다. 

 

연구진은 물질 표면 위에 있는 분자에 의하여 DNA 고정 장치로서 나노튜브가 순차

적인 변형을 할 수 있도록 폴리머를 설계하거나 중합하고 있었다. 폴리머 없는 나노

센서는 작동하지 않는다고 연구진은 말했다. 그래서 이 나노센서는 폴리머를 사용하

여 나노튜브의 기능성을 부여할 수 있었다. 

 

여기에서 중요한 점은 이러한 높은 감도를 DNA의 변형 없이 얻을 수 있다는 것이

다. 일반적으로 높은 감도를 가진 전기화학적 센서들은 감도를 증가하기 위해서 검

출되어지는 분자에 마킹(marking)이 필요했다. 이번 연구는 탄소나노튜브를 사용해

서 직접적으로 시퀀스의 검출을 할 수 있었다. 

 

그림. DNA를 검출할 수 있는 탄소나노튜브로 구성된 나노센서의 모식도. 

 

Journal reference: 

1. Maria Teresa Martnez. Label-Free DNA Biosensors Based on 

Functionalized Carbon Nanotube Field Effect Transistors. Nano Letters, 2009; 9 

(2): 530 DOI: 1. 10.1021/nl8025604

 

http://www.azonano.com/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-03-04