[신기술 소개] 일본 NIMS, 유전자를 안전하면서 고효율로 세포에 도입할 수 있는 나노시트 개발 - 혈우병, 당뇨병 등의 유전성 질환 및 난치성 질환의 세포치료에 응용 -

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　앞서 부식성이 있는 분자를 혼합한 PEDOT계 전도성고분자에 있어 매우 높은 열전변환 성능이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 희소원소 및 독성원소를 포함하지 않고 비교적 안전한 시판 재료인 전도성고분자 PEDOT:PSS를 사용했다. 구체적으로 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을 첨가한 PEDOT:PSS 용액을 적하 하고 기판 위에 나노결정 입자를 정렬시킴으로써 전기 전도도가 대폭으로 향상되어 세계 최고 수준의 열전 변환 성능을 달성했다. 향후 유연성을 가진, 실온에서 이용 가능한 열전변환 소자 및 에너지 하베스팅 (energy harvesting) 등으로의 응용이 기대된다.

에틸렌글리콜이 증발하는 과정에 있어 PEDOT:PSS의 나노 결정이 질서있게 배열됨에 따라 전도성과 열 전변환 성능이 향상되는 것으로 보인다.

출 처 : 2012.08.31. AIST (http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120831/pr20120831.html) 작 성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

일본 NIMS, 유전자를 안전하면서 고효율로 세포에 도입할 수 있는 나노시트 개발 - 혈우병, 당뇨병 등의 유전성 질환 및 난치성 질환의 세포치료에 응용 -

일본 물질·재료연구기구(NIMS) 국제나노아키텍토닉스연구거점(MANA) 초분자유닛 Ji Qing-min(吉慶 敏) 연구원과 생체재료유닛 생명기능제어그룹 야마자키 토모히코(山崎智彦) 연구원 등은 동물세포에 특정 한 유전자를 안전하면서도 고효율로 도입할 수 있는 나노 구조의 시트를 개발, 그 성과를 실증했다.

유전자를 세포에 도입하는 방법으로는 액체 중에서 하는 방법과 고체의 표면에 DNA를 고정하고 그곳에 세포를 접착시켜 DNA를 도입하는 방법이 있다.

이번 연구 성과는 고체를 이용한 ‘고상 트랜스펙션(solid-phase transfection)법’ 중의 하나로 액상 트랜 스펙션에 비해 적은 양의 DNA로도 높은 효율로 세포에 유전자를 도입할 수 있는 기술로서 주목받고 있다.

또 고체 표면에 여러 종류의 DNA를 정렬하여 세포에 도입할 수 있어 유전자 효과의 계통적 해석, 프로파 일링에 효과적이다.

그러나 지금까지 고상 트랜스펙션에서는 유전자 도입 촉진제로서, 동물 유래 단백질인 ‘피브로넥틴 (fibronectin)’이라는 세포 외 매트릭스(matrix) 등을 이용해 왔다. 때문에, 유전자 도입된 세포를 체내로 되 돌리는 등의 임상응용 분야에서는 안전성 등으로 인해 문제가 지적됐다.

이번 연구에서는 동물 유래 촉진제가 아닌 무기물 실리카만을 사용하여 표면에서 나노 크기의 ‘벽’이 무 수히 밀집된 나노시트를 개발했다. 이 나노 구조 실리카에 유전자를 고착시켜 세포를 접촉시키면 세포 내 에 유전자가 매우 효율적으로 도입되는 것으로 밝혀졌다. 본 방법은 동물 유래의 유전자 도입 촉진제가 필 요 없으면서 안전하고도 간편한 고상 트랜스펙션법이다.

본 연구 결과는 획기적인 유전자 도입 방법으로서 세포치료에 응용할 수 있다. 선천성 대사 이상, 혈우병 등의 유전성 질환, 당뇨병 등의 난치성 질환의 세포 치료에 크게 공헌할 것으로 기대된다.

본 연구 성과는 7월 30일 ｢Chemical Communications｣ 온라인판에 공개되었다(※ 발표논문 참고).

※ 발표논문: Qingmin Ji, Tomohiko Yamazaki, Nobutaka Hanagata, Michael V. Lee, Jonathan P. Hill

and Katsuhiko Ariga, “Silica-based gene reverse transfection: an upright nanosheet network for

KIC News, Volume 15, No. 5, 2012

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promoted DNA delivery to cells”, Chemical Communications, First published on the web 06 Jul 2012. DOI: 10.1039/C2CC34289H

Figure 1. ‘실리카 배열 판’을 통한 유전자 도입.

출 처 : 2012.08.20. NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2012/08/p201208020.html) 작 성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

일본 RIKEN, 탄소나노튜브의 고분산화 및 배향 제어를 실현 - 소프트 일렉트로닉스를 향한 탄소나노튜브/이온액정 복합재료 -

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이온액정을 이용하여 CNT를 종래 액정의 1,000배 고분산화

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이온액정과 CNT 각각의 배향을 제어함으로써 전기전도특성을 제어 가능

신축성 도전재료 및 액추에이터 등 소프트 재료 실현을 위한 성과

일본 이화학연구소(RIKEN), 도쿄대학(東京大學), 츠쿠바대학(筑波大學), 도쿄공업대학(東京工業大學)은 탄소나노튜브(CNT)를 종래의 1,000배 고분산화시키고, 배향성 및 전기전도성 제어가 가능한 액정 재료를 개발하는 데 성공했다. 본 연구 성과는 도쿄대학교대학원 공학계연구과 아이다 타쿠조(相田卓三) 교수와 이정호 박사, 츠쿠바대학 수리물질계 야마모토 요헤이(山本洋平) 준교수, 도쿄공업대학 자원화학연구소 후 쿠시마 타카노리(福島孝典) 교수, RIKEN 방사광과학종합연구센터 카토 켄이치(加藤健一) 전임연구원, 타 카다 마사키(高田昌樹) 주임연구원 등에 의한 공동 연구 성과이다.

우수한 기계 특성과 전기 특성을 가진 CNT는 신규 재료로서 그 산업적 이용이 기대되고 있다. 이 특성

을 활용하기 위해서는 CNT를 개개 수준까지 고분산화 시킬 필요가 있다. 그러나 액정에 CNT를 혼합하는

기존 방법으로는 배향제어는 가능하지만, 액정과의 친화성이 나빠 실용화에 필요한 충분한 양을 분산시킬

수 없었다. 한편, 지금까지의 연구들을 통해 CNT의 표면은 마이너스(-) 전하를 띤 ‘파이전자’가 풍부하게