Bioimaging & Detections

 최근 생체 친화적인 금속 나노클러스터는 높은 화학적 안정성과 독특한 광학적, 전기화학적 특성으로 인하여 바이오 이미징, 바이오 센서 등 생명의학 응용의 새로운 소재로 부상하고 있다. 특히 다양한 결합 작용기를 지니고 있는 리간드로 둘러싸인 나노클러스터는 표면 개질법으로 다른 기능성 작용기와의 결합이 용이하기 때문에 더욱 광범위한 응용을 기대할 수 있다.

 본 연구진은 수용성 발광 금속 나노클러스터(Au22)를 합성하고, 기능성 작용기 엽산(Folic acid, FA)과의 결합을 통하여 고발광 금속 나노클러스터(Au22-FA)를 제조하여 생물학적 특성을 확인한바가 있었다.

 기능화 된 고발광 금속 나노클러스터는 42%의 높은 양자수득률(quantum yield)로 표면 개질 전보다 현저하게 밝은 형광을 나타냈다. 추가적인 광학 특성 분석을 통하여 나노클러스터 표면에 결합된 엽산으로부터의 에너지전달(energy transfer)이 나노클러스터 형광 증가에 크게 기여한 것을 밝혔다.

 제조된 엽산 기능화 된 고발광 금속 나노클러스터는 우수한 광안정성 및 생체적합성을 보이고, 엽산 수용체 양성 세포에 대한 선택적 표적이 가능하여 바이오 이미징 소재의 가능성을 보였다. 실제 생체내(in vivo) 실험에서 마우스에 적용하여 가능성을 입증하였다.

 이러한 접근 방식으로 나노클러스터에 다양한 세포 표지 물질을 결합하여 바이오 이미징, 암세포 표지 진단 또는 약물전달시스템과 같은 응용 분야에 널리 적용될 것을 기대할 수 있다.

             K. Pyo, N. H. Ly, S. Y. Yoon, I. M. Shim, S. Y. Choi, S. Y. Lee, S.-W. Joo, D. Lee

             Adv. Healthcare Mater. 2017, 6, 1700203

 또한 독특한 전기화학적 특성을 지닌 금속 나노클러스터 기반의 바이오 센서를 제작하고, 나노클러스터의 전기화학적 특성과 촉매화학적 활성이 어떻게 바이오 물질의 분석에 응용될 수 있으며 또 어떻게 바이오 물질과 결합 시킬 수 있을지에 초점을 맞춰 연구를 진행하였다.

 본 연구진은 산화/환원 활성과 음이온성을 지닌 금속 나노클러스터(Au25)를 imidazolium 양이온과 결합하여 이온성 및 전자전도도를 모두 보유하는 안정적인 이온성 액체(Ionic liquids)를 제조하여 포도당 검출을 위한 바이오 센서의 다목적 매트릭스 역할을 하는 것을 확인한 바가 있었다.

 이와 같이 산화/환원 효소 또는 단백질 감지 요소와 같은 생물학적 환경이 추가된 전기화학적 바이오센서는 특정 물질에 대해 높은 선택성을 인정받아 주목받는 연구/개발 중 하나이다.

             K. Kwak, S. S. Kumar, K. Pyo, D. Lee

             ACS Nano, 2014, 8(1), 671–679

Nanomaterials Laboratory

Prof. Dongil Lee's group

Yonsei University, Department of Chemistry

Yonsei-ro 50, Seodaemun-gu, Seoul, Republic of Korea