DNA 은나노클러스터는 강력한 형광을 발산할 수 있는 신소재로 환자 체내의 DNA, RNA 등의 생체물질을 검출해 암, 치매 등 난치성 질환을 진단하는 바이오소재로 활용되고 있지만, 형광 발색이 어떤 원리로 결정되는지에 관한 심층 연구는 미미했다. 이번 연구성과는 향후 다양한 물질 검출을 위한 바이오소재 센서 발전에 기여할 것으로 기대된다.

공동연구진은 5년에 걸친 연구 끝에, 두 개의 머리핀 구조의 DNA가 마주 보는 결합 구조(head-to-head dimer structure)를 형성할 때 결합한 은나노센서가 강력한 오렌지색 형광을 띠게 된다는 사실을 발견했다. 이러한 성과는 '양자빔 소각산란' 기술을 활용해 나노 영역의 DNA를 관찰할 수 있었기 때문에 가능했다. 중성자 혹은 엑스선과 같은 양자빔이 물질을 투과할 때 물질 내부의 원자핵 또는 전자와 상호작용하면서 궤적이 변한다. 소각산란기법은 그 궤적의 각도가 매우 작은 영역을 측정함으로써 현미경으로도 볼 수 없는 작은 나노 크기의 입자를 관찰할 수 있도록 해주는 기법이다.

공동 제 1저자로 참여한 정일래 박사는 "연구원의 원자력 기술을 활용해 바이오소재의 구조와 작용 원리를 규명했다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로 바이오 분야에서 원자력 기술의 활용 폭을 확장 시킨다면, 생물 구조 분석 연구에 큰 진전이 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 성과는 전북대, 연세대, 서린바이오 사이언스, 미국 오크리지국립연구소와의 산학연 공동 연구 결과로, 나노과학 및 재료과학 분야 세계적 권위지인 'ACS NANO(IF=14.59)' 온라인판 6월에 게재됐다. 향후 출판될 인쇄본에도 실릴 예정이다.