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그래핀-DNA 하이브리드재료: 집합현상, 활용과 전망

전문가 제언: ○ 본고에서는 바이오분자로 특이한 생리적 물성을 나타내는 DNA와 탄소나노재료인 그래핀을 조합하여 얻어진 나노 하이브리드 재료 합성과 나노하이브리드 재료로부터 구축된 트랜지스터, 기체 센서, 촉매, 바이오 센서, 바이오 칩과 같은 전자 또는 광학 디바이스와 바이오-나노 디바이스로 활용에 관련된 연구결과를 소개하고 있다.

○ DNA는 아데닌, 구아닌, 사이토신과 티민과 같은 염기가 당과 인산기로 에스테르결합을 통하여 연결된 두 개의 긴 사슬로 이루어진 고분자물질로, DNA는 두 개 사슬의 염기가 수소결합을 형성하여 2중 나선을 형성하여 안정화되며 나선형 구조의 DNA는 주흠과 부흠을 가지고 있어 적당한 크기의 작은 분자나 나노재료를 π-π 작용으로 스태킹된 염기 사이의 공간이나 두 사슬 사이에 있는 작은 흠에 결합시킬 수 있는 능력을 가지고 있다. 바이오분자인 DNA는 생체적합성을 가지고 있으며 가수분해에 대해서도 매우 안정하므로 DNA의 서열 의존성을 기반으로 하는 나노구조의 구축에 활용이 가능하다.

○ 한편 그래핀은 넓은 검출 면적, 생체적합성, 매우 높은 이동도와 양쪽 극성 필드효과와 같은 독특한 전자성질과 함께 원가가 저렴하다는 경제적인 이점을 가지고 있는데 DNA와 하이브리드화된 그래핀은 수분산이 촉진되며 그래핀이 하이브리드화된 DNA는 전기화학적으로 바이오 센싱 감도가 증가된다.

○ 바이오분자인 DNA와 나노재료인 그래핀을 하이브리드하여 얻어진 나노하이브리드 재료는 생체적합성을 가지고 있으며 염기서열-의존성을 기반으로 하는 바이오-나노 구조 재료는 매우 감도가 높은 나노-바이오 전자 디바이스, 바이오센서, 바이오칩 등의 바이오의학용 재료로 활용이 가능할 뿐 아니라 필드효과 트랜지스터, 전기화학 센서와 기체센서로도 활용이 기대되고 있어 본고는 하이브리드 재료 연구자에게 유익한 자료를 제공하고 있다.

저자: Thathan Premkumar
자료유형: 학술정보