Chem 10. 김유진(You jin Kim)

아이디어 회의

7.20(MON)

• SPIN COATING

-현재의 스핀리스(Spinless)라고 불리는 Slit-only (정확하게는 Extrusion 또는 Slot 방식이라 해야 옳다) 방식이 자리잡기 전에는 균일한 박막 형성을 위해 스핀 코팅(Spin-coating) 기술이 일반적이었다. 스핀 코팅은 점도가 있는 용액을 적당량 기판에 도포한 후 기판을 회전시켜 일정한 두께의 박막을 형성하는 기술이다. 박막의 두께는 용액의 점도와 스핀 속도 및 시간에 의해 결정된다.

[1]

7.15(WED)

Nano/Micromotors in (Bio)chemical Science Applications dx.doi.org/10.1021/cr400273r | Chem. Rev. 2014, 114, 6285−6322
[pubs.acs.org/CR]

7.9(THU)

• Nickel Nanopowder / Nanoparticles (Ni, 99.9%, 70 nm, metal basis)

$53/5g $85/25g $268/100g

• Titanium (Ti) Nanopowder / Nanoparticles (Ti, 99.9+%, 30-50nm, metal basis)

$85/5g $193/25g

• Magnesium Oxide (MgO) Nanoparticles / Nanopowder (MgO, High Purity, 99.95%, 50 nm)

$55/25g $125/100g $295/500g $435/1kg

• Gold (Au) Nanoparticles / Nanopowder (Au, 99.95+%, 15 nm)

$125/0.5g $225/1g

나노 사이즈 장점

[http://translate.google.co.kr/translate?hl=ko&sl=en&u=http://www.nano.gov/nanotech-101/special&prev=search ]

마그네슘 http://www.us-nano.com/inc/sdetail/175

금 http://www.us-nano.com/inc/sdetail/5760

니켈 http://www.advancedmaterials.us/28MN-0001.htm

티타늄 http://www.us-nano.com/inc/sdetail/425

7.8(WED)

• • US Research Nanomaterials,Inc. 사이트에서 재료 구입 가능
• Magnesium Oxide (MgO) Nanoparticles / Nanopowder (MgO, High Purity, 99.95%, 50 nm)

-$55/25g

$125/100g
$295/500g
$435/1kg

• TiN Nanoparticles / Titanium Nitride Nanoparticles (99.2+%, 20nm, Cubic)

-$34/25g

• Nickel Nanoparticles / Nanopowder (Ni, 99.9%, 40 nm, metal basis)

-$76/1g

7.6(MON)

• Ni 등의 자기층을 가지면 마이크로파티클을 수집하거나, 운반 및 풀어놓을 수 있는 장소로 인도할 수 있게됨.

7.4(SAT)

• DNA를 붙여 이용 가능한 야누스 마이크로파티클에 대해 조사
• 다양한 동력원 있음

-Mg+2H2O--> Mg(OH)2+H2

7.1(WED)

• 중합반응을 이용한 나노모터

-반은 금으로 나머지 반은 이산화규소 만들어지며, 중합반응의 촉매 분자(Grubbs촉매)들은 이산화규소의 표면에 달라붙을 수 있다.

-사용되는 촉매가 단량체(norbornene)들의 고리를 열고 보다 긴 길이의 분자가 되도록 결합시켜 주는 역할.

-반응 시작시 농도구배(concentration gradient)는 삼투압을 만들게 되므로 이동.

-주화성(chemotaxis): 전달 물질이나 양분이 있는 쪽으로 움직이는 행동.

6.30(TUE)

• 광구동 나노모터

-태양열에 의해 Azo-hairpin이 펼쳐지고 접히는 원리를 이용.

-빛에너지를 운동에너지로 전환.

-이 나노모터는 닫힌 형태에서의 크기가 2~5 nm이다. 풀어진 형태에서는 10~12 nm 길이로 펼쳐진다.
비록 연구진의 계산 결과 이 나노모터는 전통적인 태양전지보다 상당히 더 많은 빛 에너지를 사용하는 것으로 나타났지만, 모터가 발휘하는 힘의 양은 작은 크기에 비례한다.

6.24(WED)

A Single DNA Molecule Nanomotor Jianwei J. Li and Weihong Tan* Nano Lett., Vol. 2, No. 4, 2002

• DUTE nanomotor

　　　　　　　　　TG GTT GGT GTG GTT GGT :nanomoter
a: GTA GTC CGC GAC CAA CCA CAC CAA CCA
b: CAT CAG GCG TCG GTT GGT GTG GTT GGT

<Figure1>

-a부착시 접히고 b부착시 펼쳐져 자벌레(inchworm)처럼 이동

[2]

6.23(THU)

종이로봇 동력: 자기장

이론공부

2.12(THU)

Super-resolution microscopy(초고해상도 현광 현미경)

• 기존 광학현미경의 한계

-아베 회절 한계(Abbe diffraction limit): 에른스트 아베는 광학 현미경이 볼 수 있는 해상도 한계는 가시광선 파장길이의 절반가량이라고 정의.

-광학 현미경을 아무리 개선해도 0.2마이크로미터보다 더 작은 물체는 식별 불가.

-광학 현미경을 통해 세포소기관 같은 세포 일부분이나 세포 전체를 식별하 수 는 있지만 일반적인 크기의 바이러스나 단일 단백질 정도로 작은 물체는 분간할 수 없음.

• 슈테판 헬의 'STED'

-기본원리

1. 관측하려는 시료에 레이저 빔을 쏘면, 관측 대상인 시료에서 에너지를 흡수해 들뜬 상태가 되고 거기에서 형광이 발한다. 이 때 곧이어 첫번째 빔과 중첩하도록 두번째의 레이저 빔을 중심부가
   빈 도넛 모양으로 쏘면 중심부의 아주 작은 공간을 뺀 다른 곳의 형광은 강하게 억제된다. 결과적으로 중심부의 아주 작은 공간의 형광만이 뚜렷하에 관측된다.
2. 레이저 빔을 쏘는 초점 위치를 아주 조금씩 옮기면서 이처럼 작은 관측 공간을 연속해 만들 수 있으며, 이렇게 만들어진 수많은 관측 영상을 하나로 합하면 관측하려는 대상의 전체 영상을
   매우 높은 해상도로 얻을 수 있다.

• 에릭 베치그의 '단일 분자 현미경'

-머너 박사가 특정 파장의 빛을 쏘면 세포 안의 형광 단백질 분자의 형광을 끄고 켤 수 있음을 발견하여 단일 분자 검출을 성공한 것이 단일분자 현미경 개발의 시초가 됨.

-기본원리

1. 생물학적 샘플에는 형광분자 수천, 수만 개가 높은 밀도로 모여 있다. 분자들의 형광을 대부분 끈 다음, 이미지들이 겹치지 않을 정도로 적은 수의 분자들만 형광을 켜 이미지를 얻는다.
   이런 과정을 여러 차례 중복하다보면 전체 분자들의 위치를 파악할 수 있다.

논문공부

5.22(FRI)

Molecular Motor Transport through Hollow Nanowires

dx.doi.org/10.1021/nl404714b | Nano Lett. 2014, 14, 3041−3046

<Figure 1>

• HNW : Hollow nanowire

• HNW 내에서 운동 단백질인 액틴과 미오신이 1D 이동으로 수동수송보다 훨씬 긴 거리를 짧은 시간에 이동 가능.

• HNW는 Bottom up 방식으로 쌓임.

-Bottom up 방식: 나노입자를 차곡차곡 쌓아서 원하는 형태의 패턴을 만들어 내는 방식.

<Figure 2> HNW를 통해 나타나는 운동성.

1.29(THU)

“Giant Surfactants” Created by the Fast and Efficient Functionalization of a DNA Tetrahedron with a Temperature-Responsive Polymer

VOL. 7 ’ NO. 10 ’ 8561–8572 ’ 2013 www.acsnano.org

• CuAAC는 온도민감성 poly(NIPAM)및 소수성 poly(styrene)을 포함하는 DNA 블록 공중합체(DBCs)를 합성하는데 이용하였다.

-블록 공중합체란? 두개 이상의 서로 다른 블록들이 공유결합으로 연결된 고분자 중합체

-CuAAC는 금속 촉매에 의해 말단 아세틸렌과 아자이드 사이의 고리 변형에 의해 각 기능성 블록을 연결하여 또 다른 블록을 형성 가능함.

• DBC의 DNA 조각들은 특이적인 배열로 이루어져 있으며, 이는 과량의 homopolymer 존재하에 용액으로부터 homopolymer가 침전되는 온도인 40도에서 사면체의 poly(NIPAM)를 형성한다.
• 이 반은은 반응조건과 용매를 활용하는 특징을 가지며, 이 구조체는 계면활성제와 같은 역할로 사용 가능하다.

-반응조건: pH, 온도, 효소작용, DNA 나 RNA 조각의 존재나 부재 등과 같은 자극

이러한 구조는 계면활성제와 같은 역할을 하여 소수성 고분자 나노입자를 안정화 할 수 있어 고분자 구조와 생체 표면의 합성이 가능해지므로 

유기합성과 약물전달 및 촉매작용등에 응용할 수 있다. 

1.17(SAT)

DNA Origami Delivery System for Cancer Therapy with Tunable Release Properties

www.acsnano.org

• 목적: DNA nanostructures의 조립을 이용하여 유방암을 효과적으로 치료할 수 있다.

-이를 항암제인 Dox(Doxorubicin) 이 암세포인 MDA-MB-231, MDA-MB-468, MCF-7 에 작용할 때 Free Dox 형태일때와 T-Nano와 결합한 Dox 형태일때의 작용을 비교하여 DNA nanostructure 을 이용하는 것이 효과적임을 나타내었다.

-DNA nanostructures는 DNA origami법으로 제작되는데, 이 구조는 닫힌 상태에서 약물을 캡슐화할 수 있고, 개방은 표적 자극에 대한 반응으로 나타난다.

실험을 통해 각 암세포에서 Dox/T-Nano 일 때 necrosis의 비율은 줄어들고, apoptosis 비율이 높아짐을 볼 수 있다.

이러한 연구 결과는 DNAorigami nanostructure가 자유 Dox가 세포를 사멸하기 위해 필요로 하는 환경보다 낮은 조건에서 유방암 세포의 사멸을 유도하는 효율적인 전달 system 임을 나타낸다. 

또한, twist양을 달리하여 구조를 제작함으로써 합리적으로 조절가능하다. 

따라서 Dox/T-Nano system의 작용은 표적 리간드와 결합하는 DNAorigami 방법의 특성을 이용하여 항암치료를 위한 활성화된 targeting nonostructure을 만들 수 있다.

1.10(SAT)

A Logic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads [ www.sciencemag.org ]

• 목적: DNA 자기조립을 이용한 나노바이오기술 중 'DNA origami'법을 이용하여 Nanorobot을 성공적으로 제작하였다.
  이는 다양한 질병을 치료하는 면역 반응을 프로그래밍하는데 사용될 수 있을 것이다.

• DNA는 선택적인 분자 간 인력을 통해 구조체를 만들어 가기 때문에 원하는 구조체를 다양하게 디자인할 수 있는 나노크의 블록으로 유용한 물질.
• DNA origami를 이용하여 2D 또는 3D의 구조체를 형성하였고, Aptamer를 결합시켜 Logic-Gated Nanorobot을 형성. 약물전달, 센서등에 이용됨.
• Aptamer-gated DNA 나노로봇 장치의 오른쪽과 왼쪽에 Aptamer잠금장치 잠긴채 고정되어 있음.

-Aptamer잠금장치는 DNA aptamer와 상보적인 가닥을 포함한다.

-항원 키에 의해 분리된 채로 안정화 될 수 있다.

-항원-항체의 특이성을 이용.

-aptamer는 표적분자에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 단일가닥 핵산. "chemical antibody"라고도 불림.

• Aptamer 잠금장치가 항원키와의 특이적인 상호작용으로 인해 열리고 닫힘으로 DNA 나노 기술이 약물과 분자 신호 전달 메커니즘으로 기능할 수 있다.