▒ 일반적으로 나노기술의 “하드(hard)” 물질과 "소프트(soft)" 물질로 알려진 생체분자를 접촉시킨 후에 이 결합 물질이 각각의 이전 성질을 보유할 수 있도록 하는데는 두 개 사이에서 일어나는 분자 상호작용에 대한 공간적 분포 및 성질의 제어가 필요하다. 생물학적 시스템의 구조적인 변화를 탐침하는데 이런 물질의 독특한 신호를 적용함으로서 새로운 검출 메커니즘과 새로운 의료 진료 장치를 이끌 수 있는 가능성이 있다.

미국과 스웨덴 연구진은 밀도 함수 이론을 사용해서 붕소 질화물 나노튜브와 핵 염기(nucleobase)의 물리흡착(physisorption)을 제1 원리로 특성을 평가했다. 붕소 질화물 나노튜브가 탄소 나노튜브와 구별되는 것은 극성 결합 네트워크로 만들어진 이종 조합이다. 이것은 여기서 조사된 핵 염기와 같이 극성 결합이 포함된 분자와 붕소 질화물 나노튜브와의 상호작용에 영향을 끼칠 수 있다.

다양한 분석을 통해서 핵 염기가 붕소 질화물 나노튜브와 굉장히 유사한 상호작용 강도를 가지고 염기 분자의 상호 작용 강도는 붕소 질화물 나노튜브의 관형 표면에서 존재하는 전자 상태의 혼성화 정도에 의존한다. 이것은 공액계(conjugated system)에서 발생하는 미드-갭 상태(mid-gap state)를 이끈다. 이것을 상세히 살펴보면, 연구진은 높은 굴곡을 가진 단일벽 붕소 질화물 나노튜브의 외벽과 핵산 염기인 아데닌(adenine, A), 구아닌(guanine, G), 시토신(cytosine, C), 티민(thymine, T), 우라실(uracil, U)의 흡착을 조사했다.

계산된 결합 에너지는 다음과 같은 순서를 가졌다: G> ACTU. 이것은 핵 염기와 높은 굴곡을 가진 붕소 질화물 나노튜브 사이의 상호 작용 강도가 G에서 예외적으로 높고 다른 것들에서는 거의 유사하다는 것을 알 수 있다. G-붕소 질화물 튜브와의 더 높은 결합 에너지는 G와 붕소 질화물 나노튜브의 분자 궤도의 혼성화로 발생된 결과이다.

연구진에 의해서 수행된 초기 연구와 이 결과를 비교해 볼 때, 붕소 질화물 나노튜브/탄소나노튜브와 핵 염기 사이의 상호작용은 주로 반데르발스 힘에 의해서 지배받고 쿨롱 힘(Coulombic force)에는 약간의 영향만을 받는다. 구아닌-붕소 질화물 나노튜브 결합의 더 높은 결합 에너지와 더 작은 밴드 갭은 구아닌과 다른 핵 염기를 구별할 수 있도록 할 것이다.

더 상세한 연구결과는 저널 Nanotechnolog에서 “Theoretical study of physisorption of nucleobases on boron nitride nanotubes: a new class of hybrid nano-biomaterials” 이라는 제목으로 게재되었다(doi: 10.1088/0957-4484/21/16/165703). 이 연구는 미국 미시건 공대(Michigan Technological University)와 스웨덴 웁살라 대학(Uppsala University) 연구진에 의해서 수행되었다. 이 연구는 미 육군 연구청(US Army Research Office)과 베너-그렌 재단(Wenner-Gren Foundations)에서 자금을 지원받았다.

붕소 질화물 나노튜브 위의 DNA/RNA 핵 염기: 새로운 나노-바이오 물질

URL: http://nanotechweb.org/cws/article/lab/42205

<출처> NDSL, 2010-04-09

Posted by TopARA

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