[대전=뉴시스] DNA와 결합해 오렌지색 형광을 보이는 은나노클러스터센서 사진(왼쪽). 오른쪽은 2개 머리핀 구조의 DNA가 마주 보는 결합 구조를 형성해 은나노클러스터센서가 오렌지색 형광을 띄고 있는 모습.

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[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국원자력연구원은 환경안전평가연구부 정일래 박사가 공동 연구를 통해 유망 바이오소재인 'DNA 은나노클러스터' 센서의 작용 원리를 규명했다고 1일 밝혔다. 은나노클러스터는 나노미터(nm·10억분의 1미터) 크기의 은 입자 덩어리다.

이번 성과는 전북대학교, 연세대학교, ㈜서린바이오 사이언스 및 미국 오크리지국립연구소와의 공동 연구 결과로 나노과학 및 재료과학 분야 세계적 권위지인 'ACS NANO(IF=14.59)' 온라인판에 지난달 게재됐다.(논문명:Non-canonical head-to-head hairpin DNA dimerization is essential for the synthesis of orange emissive silver nanoclusters)

DNA 은나노클러스터는 강력한 형광을 발산할 수 있는 신소재로 DNA, 단백질 등 다양한 생체물질과 수은 등의 중금속 검출을 위한 탐지 센서로 응용되고 있다. 하지만 형광 발색의 원리에 대해서는 명확한 연구결과는 아직 없다.

공동 연구팀은 이번 연구를 통해 DNA 은나노클러스터의 형광 발색 원리를 규명, 난치성 질환을 진단하는 바이오소재 센서 개발을 앞당길 수 있게 됐다.

연구팀에 따르면 일반적으로 DNA는 형광을 띠고 있지 않지만 은나노클러스터가 결합하면 독특한 적색, 청색, 오렌지색 등 다양한 형광을 띈다.

공동 연구진은 작은 나노 크기의 입자를 관찰할 수 있는 '양자빔 소각산란' 기술을 활용, 2개의 머리핀 구조(hairpin) DNA가 마주 보는 결합 구조(head-to-head dimer structure)를 형성할 때 은나노센서가 강력한 오렌지색 형광을 띠게 된다는 사실을 발견했다.

5년간에 걸친 이번 연구에서 공동 연구팀은 원자력연구원 내 소각산란 시설이 큰 역할을 했다고 설명했다. 이를 DNA와 은나노클러스터의 결합 구조를 관찰했고, 해당 구조와 형광 발현 패턴의 상관관계를 규명해 냈다.

공동 제 1저자로 참여한 정일래 박사는 "연구원의 원자력 기술을 활용해 바이오소재의 구조와 작용 원리를 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "바이오 분야에서 원자력 기술의 활용 폭을 확장 시킨다면 생물구조 분석연구에 큰 진전이 있을 것"이라고 말했다.

◎공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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