'탄소나노튜브-DNA 물속 결합땐 전기적 특성 변화'

생명체의 유전정보가 담겨 있는 DNA와 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)의 전기적 특성이 물 분자에 의해 변한다는 사실이 국내 연구진에 의해 처음으로 확인됐다. 이번 연구결과로 탄소나노튜브-DNA 복합체를 이용한 바이오센서 개발 등 다양한 응용연구가 가능해 앞으로 센서기술 발전은 물론 세포기능 조절, 암세포 사멸유도 등 생명공학 연구에 진전을 가져올 것으로 기대된다. 서울대 기계항공공학부 이정훈 교수와 물리학부 임지순 교수팀은 DNA와 탄소나노튜브가 물속에서 결합, 복합체를 형성하면 전기적 성질이 도체에서 반도체로 변한다는 사실을 실험과 이론적 계산으로 증명했다고 11일 밝혔다. 이 연구결과는 최근 나노과학 분야의 권위 있는 국제학술지인 ‘나노레터스(Nano Letters)’ 온라인판에 소개됐다. 지름이 1㎚(㎚=10억분의1ｍ) 정도, 길이가 수백㎚~수십㎛인 단일벽 탄소나노튜브는 나노기술의 핵심 재료 중 하나다. 고성능 센서나 메모리소자 등으로 응용할 수 있는 가능성이 크고 최근 들어 DNA와 분자적으로 잘 결합할 수 있다는 것이 밝혀지면서 이를 활용하려는 연구가 활발하다. 특히 학계에서는 탄소나노튜브-DNA 복합체의 전도성 같은 물리적 성질이 달라질 수 있다는 가설이 나오면서 이를 규명하려는 시도가 진행돼 왔으나 아직 뚜렷한 결론을 얻지 못한 상태였다. 연구진은 전기가 잘 통하는 금속성 단일벽 탄소나노튜브를 길이와 염기서열이 정해진 단일 가닥 DNA와 물에 섞고 결합시켜 복합체를 형성하고, 이를 전기장을 이용해 나노전극 사이에서 조립한 뒤 전기적 특성의 변화 여부를 조사했다. 그 결과 탄소나노튜브-DNA 복합체의 전기적 특성은 물의 존재 여부에 따라 완전히 달라지는 것으로 나타났다. 복합체가 물이 없는 건조된 상태에서는 전기가 잘 통하는 금속성을 보였으나 물속에서는 완벽한 반도체로 변하는 것이 확인된 것. 이 교수는 “연구결과를 토대로 현재 탄소나노튜브-DNA 복합체를 이용한 바이오센서를 개발하고 있다”며 “앞으로 이를 각종 암 등 질병을 자가진단할 수 있는 초소형 시스템이나 폭발물과 마약 등을 탐지할 수 있는 센서 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.