| "생체 자기조립" 바이오나노재료 구축 | ||
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 중국과학원 국가나노과학센터 왕하오(王浩) 연구팀은 "생체 자기조립" 기술을 발전시켜 세포에서 다양한 위상구조의 나노재료를 구축하였고 또한 참신한 세포 내 원위치 중합 및 조립 방안을 제안함으로써 기능성 나노재료 설계에 새로운 아이디어를 제공하였다. 해당 연구 성과는 "Nature Communications"에 게재되었고 중국 발명특허를 신청하였다. 나노재료는 약물전달, 조직공학 등 생물의학 분야에서 광범위하게 연구되고 있다. 하지만 나노재료의 독특한 생물학적 계면효과는 복잡계 생명체에서의 전송 과정, 물리화학적 전환, 축적대사 등 문제에서 많은 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 나노재료 구축단위를 독특하게 설계하고 외인성 분자를 생명체의 기능성 조립 과정에 관여시킴으로써 생리적 환경에서의 자발적 나노재료 구축 및 기능화를 구현할 수 있는 "생체 자기조립" 이념을 제안하였다. 이 같은 독특한 아이디어는 생물의학용 나노재료 영역의 설계·응용에 새로운 시각과 경로를 제공하였다. 나노재료의 생물학적 기능 응용에서 위상구조가 생체기관, 조직, 세포 기능에 미치는 영향은 매우 중요하다. 기존 연구에 따르면 특정 위상구조는 이중나선 구조의 DNA, 특정 3D 구조를 가진 단백질 대분자, 신호를 전달하는 다양한 분자 복합체 등 생명체에서 독특한 역할을 수행한다. 또한 재료와 계면의 구조는 계면 형태가 줄기세포의 지향적 분화를 유도하는 한편 세포이동과 세포내섭취(endocytosis)를 결정하는 등 생물학적 기능에 영향을 미친다. 따라서 특정 영역에서의 재료 위상구조와 생물학적 기능 간 관계에 대한 심층 연구는 기능화 나노재료 정밀 설계에 가이드라인을 제공할 수 있다. 현재 체외에서 구축한 나노재료는 계면과 세포 내 작용을 구분할 수 없기에 한계영역 위상구조와 생물학적 기능 관계 분석과 이해에 혼돈을 가져다준다. 연구팀은 특정 영역 내 재료와 기능 간의 관계를 연구하기 위해 세포 내 원위치 중합 및 조립 방법을 새롭게 발전시켰다. 이를 통해 다양한 위상구조 나노재료의 세포 내 평형 구축을 최초로 구현함으로써 세포질 위상구조와 기능의 관계를 연구하는데 효과적인 수단을 제공하였다. 또한 다양한 아미노산 서열의 폴리펩티드 중합 단위체 설계를 통해 세포내 중합과정에서의 중합체 분자량 크기, 온도민감 성질 및 조립 후 위상구조 제어를 달성하였다. 뿐만 아니라 세포와 조직 차원에서 폴리펩티드 단위체의 중합·조립 과정을 원위치 입증하였다. 아울러 다양한 위상구조의 나노 조립체 체류 효과 및 세포독성 등 생물학적 기능을 종합적으로 평가함으로써 기능화 나노재료 정밀 설계에 기초적 참고자료를 제공하였다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201711/t20171108_4621191.shtml |
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