성균관대 나노과학기술학과 김용호 교수팀, 단백질 공학 기법을 통한 금속 나노입자 제어 연구

           강은성 석·박사 통합생                                                             연구개념 대표 이미지

성균관대학교(총장 정규상) 나노과학기술학과 김용호 교수 연구팀이 수행한 단백질 공학 기법*을 통한 금속 나노입자의 다차원 정렬 구조 제어에 따른 나노바이오 소재의 전기적 특성 조절에 대한 연구결과가 “ACS Nano”(Impact Factor: 13.709) 5월29일 온라인에 게재됐다.

이 논문은 강은성 석박통합과정 학생이 제1저자,김용호, 하돈형 교수가 교신저자로 참여했다.

*단백질 공학 기법 : 단백질 구조를 바꾸어 새로운 단백질을 만드는 학문

논문의 제목은 “Peptide-Programmable Nanoparticle Superstructures with Tailored Electrocatalytic Activity”로 자가 응집력이 강해 분산이 어려운 탄소나노튜브를 단백질 디자인 기법으로 분산시키고, 금속 나노입자가 특정적으로 자랄 수 있는 자리 및 크기를 조절함으로써 촉매 활성도 제어가 가능하다는 연구 결과이다.

기존 탄소나노튜브는 차세대 소재로써 각광받으며 다양한 바이오 메티컬 분야(촉매, 윤활제, 의약품 등)를 위한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 이는 유기용매에 녹지 않으며 자발적으로 모이는 응집현상에 의해 분산이 어렵고 독성을 지녀 이용에 어려움이 있었다.

때문에 탄소나노튜브를 이용한 나노복합체 생성 연구가 많이 진행되고 있지만, 단백질 디자인 기법을 통해 탄소나노튜브를 분산시키고 나노바이오 소재로써 전기화학적 특성을 효과적으로 제어한 성공적인 연구는 보고된 바 없다.

김용호 교수 연구팀은 나선구조로 디자인된 펩타이드에 금속 나노입자가 특정적으로 자랄 수 있는 펩타이드 곁가지를 치환하여 금속나노입자-펩타이드 초분자체를 합성하였으며, 3차원적 구조의 실제적 촬영이 가능한 최첨단 기술인 3D-Tomography를 통하여 금속 나노입자를 나노물질 위에 규칙적으로 형성시킬 수 있음을 확인했다.

이를 통해 금속 나노입자 간 위치 및 크기를 이상적으로 조절함으로써 전기화학적 특성을 제어할 수 있음을 보여줬다.

김용호 교수는 “이번 연구결과는 나노입자-단백질 자기조립 구조체를 통하여 전기화학적 센서로서의 개발 가능성을 제시하였으며, 향후 나노 바이오 신물질 개발과 새로운 전도성 단백질 기반 소재개발에 기여할 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

                 김용호 교수                                                                                       허돈형 교수