필요한 곳에 전달…NOD(Nano On Demand) 채널 개발

KIST 연구팀, 개폐식 나노 채널 내놓아

▲주름(Wrinkle, open channel)과 접힘(fold, closed channel)을 이용한 개폐식 나노 채널 단면 SEM 이미지 (위)와 나노 접힘 구조 속에 포집돼 있는 금 나노입자(노란색 화살표).[사진제공=KIST]

[아시아경제 정종오 기자] 원하는 물질을 필요한 곳에 전달하는 개폐식 'on-demand' 나노 채널이 개발됐다. 나노 주름을 잡아당겼다 놨다 하면서 변형할 수 있는 개폐식 나노 채널 개발로 기능성 약물 나노 캡슐 등 특정 위치에 배달할 수 있는 기능이 가능해 졌다.

국제 연구팀은 개발된 개폐식 나노 채널은 나노 크기의 약물이나 기능성 나노 입자를 원하는 위치에 전달하고 이동시킬 수 있어 앞으로 약물전달 장치나 생체 센서, DNA나 단백질 정밀 분석 등에 널리 활용될 것으로 전망했다.

피부와 같이 단단한 표피와 말랑한 속피 구조로 이뤄진 물질을 압축하면 주름이 생긴다. 이는 표피와 속피의 물성(물질간의 특성)의 차이와 압축에 의해 발생한 큰 변형에너지를 해소하기 위한 것이다. 여기에서 조금 더 변형을 주게 되면 만들어진 주름이 접힘(folding)상태가 된다. 이때 압축힘을 제거하게 되면 접힘 구조가 다시 주름으로 돌아간다.

이와 같이 접힘 상태에서 주름으로 돌아가는 과정에서 주름은 열린 채널을 접힘은 닫힌 채널을 만든다. 이때 표피의 두께가 수십에서 수나노미터가 되면 나노 주름과 나노 접힘 구조가 형성된다. 이런 개폐식 나노 채널의 경우 채널의 크기를 수십나노 미터에서 수백 나노미터까지 변화시킴으로써 DNA나 단백질 같은 작은 바이오 물질을 포집 혹은 저장하거나 전달할 수 있는 분야에 응용할 수 있다.

나노 형광 입자 등을 배열하는데 중요한 수단으로 활용될 수 있는 등 기존에 접근하기 어려웠던 나노크기의 물질 전달과 배열이 필요한 응용 분야는 매우 다양하다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계산과학연구센터 문명운 박사 연구팀이 나노 주름 형상을 제어해 변형의 크기에 따라 주름(wrinkle)과 접힘 (folding)의 구조를 자유자재로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다. 이를 개폐식 나노채널에 적용했다고 밝혔다.

연구결과는 재료분야 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스 인터페이스 (Advanced Materials Interfaces)' 최근호(논문명:Tunable Nanochannels Fabricated by Mechanical wrinkling/Folding of a Stiff Skin on a Soft Polymer)에 실렸다.