바이오인

지난 몇 년, 생물나노재료의 이론과 실험연구는 사람들의 주목을 끌었다. 특히, 핵산과 단백질의 생화학?생물물리?생물역학?열역학과 전자기학의 특징 및 지능복합재료는 이미 생명과학과 재료과학의 융합으로 되었다. 최근 나노생물칩(chips)재료?생체공학재료?나노모터?나노복합재료?계면생물재료?나노신호감지 장치?약물전달계통 등 방면은 이미 매우 큰 진전을 가져왔다. 이 글은 주로 이런 재료에 대한 연구?개발 및 응용정황에 대하여 논술했고, 생물나노재료의 발전전망에 대하여 토론을 하였다.


Ⅰ. 서 언

많은 생물현상은 나노수준에서 발생된다. 핵산과 단백질은 생명기능을 집행하는 중요한 나노성분이며, 가 장 좋은 천연적인 생물나노재료이다[1]. 이런 성분은 서로 작용하여 하나의 복잡하고 완전한 생물세계를 만 들었다. 생물나노재료의 연구는 유전자와 단백질의 구조와 기능(그들의 식별?결합?상호변화?특수인자의 방출?생물전기화학신호의 생산과 전도?생물역학과 열역학의 특성이 포함)이 언급될 뿐만 아니라, 새로운 기술도구의 발전도 언급된다. 생물나노재료에는 4가지 유형이 있다. (1)천연적인 나노재료, (2)생물생체공 학과 인공합성된 나노재료, (3)지능나노복합재료, (4)합성된 나노재료와 산세포형성의 복합재료 혹은 조직 공정 나노재료이다. 비록 많은 근본적인 문제는 아직 명확하지 않지만, 생물과 나노 특징의 새로운 재료연 구와 개발은 이미 매우 큰 발전을 가져왔다.


Ⅱ. 생물나노재료의 발전

현대재료과학은 sub-micron과 나노 수준의 합성?제어방면에서 부단히 발전하였고 일정한 특성을 갖고 있 는 기능재료의 제조가 가능하게 되었다. 나노수준에서 생물재료는 새로운 특성을 나타내고 있다. 재료과학 과 생물학사이의 교차영역은 이미 새로운 연구영역으로 되었다.

1. 생물칩(chips)재료

생물chips은 한창 발전하고 있는 기술이다. 이것은 유전진단?약물발견 및 기초연구 등에 큰 영향을 주고 있으며, 그의 발전은 생물나노재료에 의해 결정된다. 그의 주요한 발전은 주로 2가지 방향이 있다. 한편으 로는, 나노복합재료의 생물 chips 제조방면에서의 응용이다. 핵산?단백질과 substrate간의 정적,동적 흡착 력을 증강하고 소형화?고분별율?다기능을 촉진한다. 최근, 화학침적방법은 chips substrate 계면에서 0.4 ～2㎛의 분자단층(mono-layer)을 제조할 수 있고, 0.4～2㎚의 상층(top layer) 및 다공 침수(weeping)층과 아래층으로 조성된 다기능 층도 제조할 수 있다. 전기장(場, field)이 통제하는 자아조직기술로 자동 addressing chips 계면재료를 제조할 수 있다. 하나의 새로 연구제조된 환(丸)상태의 chips실험실장치(나노
재료로 구성된 micro current 계통으로 조성되었다.)는 5nl핵산견본품만 있으면 질병을 진단할 수 있다. 다 른 한편으로, 생물chips은 이미 그의 응용범위를 넓혔다. 예를 들면, 식물막 유효성분의 그 높은 통량 (flux) 선별과 암 등의 임상 질병진단은 세포내부신호의 감지신호장치로 되어있다. micro전자자기기술에 결 부하여 생물 chips은 이미 단세포분리?단유전자돌연변이 분석?유전자확장과 면역분석에 응용되고 있다. 전기장 작용하에서 자동 addressing 세포chips의 연구제조도 성공하였다. 이는 유전자기능연구와 단백질 subcellular위치제정에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 유전자탐측과 단백질의 순간표현에도 사용할 수 있다.

2. 나노 생체공학재료

나노 생체공학재료의 연구는 역학변형?micro구조와 기능방면에 집중되어 있다. 생물나노재료의 생화학과 정?역학변형과 운동규칙을 해명하는 것은 생물생체공학재료의 설계와 제조에 도움이 된다. 예를 들면, 견 과류(호두, 잣 등)껍질의 구조는 생물학의 각도에서나 재료과학의 각도에서나 모두 매우 재미있는 것이다. 그들의 형태는 가장 좋은 재료의 특징(ρ : 1.2～1.4 ㎎/㎥; young's modulus E: 1.5～5 ㎬; fracture
strength δf: 150～340 ㎫; Mohr's Hardness: 2.5～5.0)을 갖추었다. 기능방면에서 종자를 보호하여 외계 의 파괴에 대항할 수 있게 할 뿐만 아니라, 동시에 종자가 싹트는 기간에 껍질 속으로부터 나올 수 있게 하 는 것을 확보할 수 있다. 공업적으로 견과껍질은 마찰에 견디는 부드러운 물질로서 청결하고 정밀한 조립부 품에 사용될 수 있다. 연구에 의하면, 이는 그 내부에 직경이 10～20㎚되는 초산칼슘(calcium oxalate)염 의 단분자(mono molecular)결정이 존재하기 때문이다. 이런 생물 mineralized layer의 기능은 아래와 같 다. (1)대량의 칼슘을 저장하여 세포낭(cytocyst)의 요구를 만족한다. (2)조직의 역학성능을 증가하여 외계
의 파괴침습에 저항한다. 견과껍질이 제공한 과량의 저장칼슘과 주기적 간격처리칼슘의 유효적인 메카니즘 은 생체공학설계방면에서 큰 응용전망이 있다.

거미는 실단백질(fibroin)을 제조하는 생물이다. 이런 실은 수천 년의 진화를 거쳐 구조상에서 이미 최적화 되었다. 이런 실은 평형된 경도?강도 전연성을 가지고 있기에 이미 원자력학 현미경의 존데(sonde)로 사용 되고 있다. 재조직된 거미줄은 이미 방적섬유에 사용되고 있다. 방적섬유의 생물생체공학mineralized과정 은 이미 특수기능의 생물복합재료 제조에도 사용되고 있다.

자성세균은 자석의 생물mineralized과정을 제어할 수 있다. 각 생물자성분자는 모두 한 층의 막에 쌓여 있 고, 사슬형태로 배렬 되었으며, 세포내에 자극을 형성하고 있다. 자성입자의 직경은 50～100㎚범위 내에 있으며 각 세포내에는 10개 좌우의자성분자가 있다. 이런 생물자성분자는 단개(單個) 자극이 있고, 액체 속에서 초대확산특성이 있으며, 면역분석 혹은 chips 진단에 사용되고 있다.

연체동물의 손상회복기간에, 그 조직의 재생은 각피생물재료의 침적과 관계된다. 우선, 하나의 유기층이 형 성된다. 이 유기층은 교차적으로 연결된 섬유로 구성되었고, 33㎚간격의 명암지대를 형성하였다. 따라서 구 형구조(spherulitic structure)의 광물질이 유기층에 착상하여 mineralized과정이 발생한다. 이 과정은 기 능재료의 제조에 매우 중요한 의의가 있다.

곤충의 점착시스템(달라붙는 성질)은 생나노재료로 조성되었다. 이 계통의 마찰특성은 재료의 구조 및 성 질과 관계된다. 수많은 나노과립으로 성되었기에 점착마찰력이 형성되어 기하급수로 증가된다. 때문에 곤 충은 유리 등 물질에 점착하여 떨어지지 않는다. 생물도자기와 중합체자료의 특성은 다른 배열방식을 통하 여 섬유에 착상하므로 역학적 기능을 최적화할 수 있다.

3. 생물나노모터

1) 생물모터분자

생물모터분자도 역시 나노기계라고 부른다. 이것은 근육수축?세포의 이동?분화, 낭포(vesicle)운반?정 보전달?DNA복제?crimp과 번역방면에서 중요한 작용을 한다[3]. 모터분자는 주로 actin network?kinein 과 dynein 초(超)가족 및 DNA와 상호작용하는 단백질로 나눌 수 있다. ATP의 가수분해를 통하여 화학에너지 는 기계에너지로 전환되고, 모터분자 구성이 변화되어 모터분자의 운동을 일으킨다. 사람들은 이미 이런 모 터의 구조와 그들의 운동궤적을 상세하게 연구하였다. 그러나 모터분자의 생물역학 메카니즘은 여전히 명확 하지 않다. 이 영역에서 연구를 진행하는 것은 나노동력장치의 발전에 유리하다.

2) Kinesin 모터

Kinesin은 한개 선모양의 끝이 두개인 모터인데 세포내에서 미관(micro tubule)을 따라서 낭포(vesicle)를 이동시킴에 의해 운송작용을 발휘한다. kinesin의 각각의 끝은 하나의 ATP결합구조를 갖고 있는 heavy chain과 운동낭포를 갖고 있는 light chain으로 조성되었다. 2개의 light chain은 crimp나선형의 경부(勁 部)구역을 형성한다. kinesin분자가 미관(micro tubule)을 따라 매 한걸음씩 이동하는 거리는 8㎚(두 tudulin subunit사이의 거리)이며 동시에 하나의 ATP분자가 가수분해하여 제공하는 에너지를 소모한다. 약 5～7pN의 기계력은 kinesin분자의 이동을 저지할 수 있다.kinesin의 운동은 부하 적용이 증가함에 따라
linear하게 감소한다. kinesin의 두 tubulin 결합구역의 정상적인 간격은 5㎚이고, 8㎚를 초과하는 거리를 얻으려면 그 구상(構像)은 반드시 큰 변화가 있어야 한다. kinesin 경부(勁部)의 사슬구역은 일단 ATP와 결 합되면 즉시 구상(構像)변화가 발생되고, 한 끝의 도움으로 마이크로관(micro tubule)에 점착한다. 다른 한 끝은 ATP가수분해 에너지의 추동 하에서 앞으로 16㎚이동한다. 그러나 kinesin의 8㎚의 역학거리가 생산 되는 메카니즘 및 경부(頸部)사슬구상(構像)변화와 ATP가수분해가 초산(pyrophosphoric acid)을 방출하는
것과의 관련된 메카니즘이 명확하지 않다.

3) Myosin 모터

Myosin Ⅱ는 두 끝이 선모양인 모터이다. 골격과 평활근육 내부의 actin과 myosin의 세사(가는 실)사이에 서 활동(미끄름)을 생산한다. 임의의 시간에 단 하나의 끝이 actin에 점착한다. 각 myosin끝은 하나의 구형 모터구조와 하나의 긴 lever arm구조로 구성되었다. ATP가수분해는 화학에너지를 역학에너지로 전화시킴으 로서, 긴 lever arm로 하여금 흔들리게 한다. 보도에 의하면, myosin이 평균 한번씩 활동(미끄름)하는 이동 거리는 11㎚이고 생산하는 힘은 약 4pN이다. 그러나 최근 연구결과에 따르면 골격근 myosin의 이동거리는 4 ㎚밖에 안 되고, 평활근육myosin의 이동거리는 7㎚밖에 안 된다. 이 4～11㎚의 매 걸음의 거리는 myosin 작
업행정과 관계된다. actin의 세사(가는 실) 위에 연결된 두 myosin의 결합점사이의 간격은 36㎚이고, 여러
개의 myosin분자는 반드시 협조하여 작업해야만 actin에 따라 지속적으로 이동하는 것을 실현할 수 있다. 그 실제효과는 근육수축과 세포이동이다. 그러나 하나의 ATP가수분해는 몇 개 절차를 거치고 얼마만한 힘
을 생산하며 myosin구상(構像)의 변화는 어떻게ATP가수분해 및 actin과 결합하는가 하는 것은 여전히 명
확하지 못하다.

4) ATP합성효소(synthase)

ATP합성효소는 세계에서 가장 작은 모터단백질이고 하나의 trans membrane 성분 F0를 포함하고 양자통로를 구성한다. 하나의 가용성 성분 F1-ATPase는 촉매점을 포함한다. ATP합성효소는 ATP가수분해를 이용하여 전 기화학경사도에 저항하고 pump(?)양자가 생물막을 지날 수 있을 뿐만 아니라 trans membrane 양자경사도에 서 오는 에너지(ADP와 pyrophosphoric)를 이용하여 ATP를 합성[4]할 수도 있다. 실험결과에 따르면, ATP가
가해질 때 매 한걸음 매 하나의 ATP분자의 가수분해는F1-ATPase로 하여금 120°돌게 한다. ATP합성효소는 F1성분 속의 β-구조의 구상변화를 통하여 효소의 합성과 가수분해 순환주기를 완성한다. 단백질구상의 변 화는 ATP의 자유에너지를 이용하여 역학모멘트를 생산할 수 있는 관건적 메카니즘이며, 양자 이동력(力)을
이용하여 모멘트를 생산시켜 ATP를 합성한다.

5) DNA와 단백질이 상호 작용하는 모터분자

나노모터는 DNA와 결합한 단일 단백질분자의 형식으로도 존재할 수 있다. 예를 들면, 세포속의 DNA중합효 소?RNA중합효소 및 topoisomerase는 유전자전사?복제와 DNA crimp 분자에 참여한다. 어떤 RNA중합효소는
매초에 10여 개 nucleic acid의 속도로 주형 DNA의RNA복사를 합성한다. T7 DNA중합효소는 매초에 100개 염 기속도보다 빠른 속도로 DNA를 복제한다. 지금까 이미 8가지 DNA와 단백질 간에 상호작용하는 질서를 발 견하였다. 즉 Helix-Turn-Helix, Zinc Finger, Beta-Rib, L-zip, Enzyme, Beta-Barrel, Helix-Loop-Helix,
HMG Box, BHLH-Z이다.

최근 DNA복제와 전사에 관한 메카니즘 연구는 이미 부분적으로 나노모터의 분자메카니즘방면으로 집중되어 있다. optical tweezer는 이미 모터분자와 DNA간의 상호작용력 측정에 사용되고 있다. 예를 들면, 포화된
dNTP농도조건하에서 E. coli RNA중합효소는 외계의 힘 14～25pN을 가했을 때, 전사를 정지시킬 수 있고 힘 의 증가에 따라서 전사속도는 점차 늦어진다. 실험에서 보면, T7 DNA중합효소는 single chain DNA주형을 따 라 이동할 때, DNA사슬의 장력에 매우 민감하다. DNA 비틀림 힘은 마치 topoisomerase을 통해 DNA 초(超)나 선이 풀리게 하는 것 같다. 생물모터분자의 역학화학의 상호 전환의 메카니즘을 천명하여 기능적 나노장치
의 설계와 제도에 사용할 수 있다.

4. 핵산과 단백질 재료

핵산에는 DNA와 RNA가 있다. DNA는 직경이 3.4㎚인 이중나선이다. DNA는 큰 분자를 구성하는 가장 좋은 재 료이다. 그것은 핵산은 쉽게 합성되고 고도의 특이성과 유연성을 갖고 있기 때문이다. DNA 염기쌍무의 특성
은 이미 2-유정체(維晶體)?DNA컴퓨터와 전자선로원형을 제조하는데 사용되고 있다. DNA는 두개 사슬인 2 급 구조를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 3급?4급, 심지어 더욱 고급 구조를 형성할 수 있다.
DNA분자의 역학연구는 이미 진전을 가져왔다. 견인력이 다름에 따라 DNA는 최저한 4가지 변형이 생길 수 있 다. 그 규율은 (1)엔트로피 탄성변형, (2)충양(?樣, 벌레모양)사슬, (3)둘레확장, (4)B-DNA로부터 S-DNA로
의 상호 변화이다.

DNA분자의 서로 다른 구조는 DNA모터의 설계에 사용할 수 있다. 예를 들면, 한 사람이 제조한 DNA모터는 분 자내부구조와 분자간의 구조에 사용할 수 있으며 두 가지 구조간의 급속한 전환를 통하여, 나노모터로 하여 금 나선의 전연성과 수축운동을 완성할 수 있게 한다. 그의 간단하고 안정한 구조와 편리한 조절 및 높은 효율은 DNA나노모터로 하여금 나노장치에 동력을 제공하는 잠재력이 되게 한다.

단백질은 나노기계를 제조하는 천연재료이다. 단백질로 구조된 분자기계는 세포 속에 대량으로 존재하고 있 다. peptide분자는 액체 속에서 자아조직순서를 거쳐 나노수준의 초(超)분자구조를 형성할 수 있다. 예를
들면, peptide이온?낭포?단향막(one-way membrae)?마이크로관(micro tubule) 등이다. 이런 자아조직체 는 서로 다른 나노공정재료의 수요를 만족시킬 수 있다. 단백질 식별과 결합구조의 연구는 특수한 화학결합 을 갖고 있는 단백질분자구조가 target분자의 선택적 식별기능을 제공할 수 있다는 것을 밝혀 놓았다. 단백
질은 아미노산의 異源중합체이므로 화학 residue의 짝짖기와 위치의 제정은 특수한 식별능력이 있는 인조 대 분자를 제조할 수 있다. 결합단백질의 분석을 통하여 과학자들은 이미 특이성 식별능력을 갖고 있는 생 물분자와 결합된 생체공학을 성공적으로 설계해냈다. 이런 재료들 중, DNA의 가지의 motifs는 나노장치의 연계와 배열조합의 성분에 사용된다. 예를 들면, peptde를 원료로 한 중합물은 이미 발견된 motifs를 이용 하여 설계할 수 있다. 친수성 중합물과 연계한 후, 이런 peptide는 생물활성을 유지할 수 있다. 이런
peptide는 섬유단백질의 역학특성을 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 자기조직망을 형성하는 새로운 메카니즘 을 제공하였다. 진일보 말한다면 이런 재료는 생리성이 있는 유관 효소가 degradation되는 위치로 설계될 수 있으며, 점착분자?성장인자?세포외 기질단백질 및 생물활성유전자를 지지할 수 있다. peptide는 합성 방법을 통하여 양성분의 자아조직특성과 peptide주요 측사슬의 자아조직특성을 가질 수 있다. 이는 계면 이 조직되어 자아조직에 의해 통제되는 방식으로 생물기능을 실현할 수 있다. 예를 들면, 항원항체는 lift- off기술을 이용하여 575㎚이하의 계면을 생산할 수 있다. 이 기술은 아주 높은 분별율이 있고, 면역학상의
positioning방법과 결합하여야만 세포기능-accepter응결?정보전달?분자확산?세포지간의 상호작용 등의 연구에 사용할 수 있다.

5. 생물나노 감지신호장치

생물계통은 어떤 독특한 능력이 있다. 예를 들면, 결정체의 구조?상(相)의 방향을 통제하고, 무기재료 나 노구조에 대한 조절을 통제하며, 재료와 특이하게 결합한 단백질·반도체 Wafers?반도체와 자성나노입자? 탄소나노튜브와 전도성 중합체 등을 식별한다. 생분자의 고유한 자아조직?높은 선택특성은 나노 감지신 호장치의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들면, 특수구조의 규소극성 표면에서 전하를 생산하거나, 생물이온 통로를 모방할 수 있다. 직경이 0.2～2㎚이고 길이가 1～2㎚인 생물이온통로는 고도의 이온선택성이 있고, 이온통로의 열리고 닫히는 상태를 서로 신속히 바꿀 수 있으며, 일부분 이온에 의해 억제될 수 있다. 그러
므로 생물이온통로는 생물 감지신호장치?분자스위치?분자장치?나노반응기 등 방면에서 잠재적인 응용가 치가 있다. 예를 들면, 온도에 민감한 단백질TlpA는 상한간균(막대박테리아) 속에서 재출해낸 단백질이고, 온도변화에 특별히 민감하여 신속한 변성-복성주기가 있으므로 온도변화를 감지하는 장치의 제조에 사용할 수 있고, 온도변화 및 정보전달의 탐측에 사용할 수 있다.

6. 생물겸용성 계면재료

나노입자?나노관?핵산?나노 polypeptide 등 많은 나노재료는 거대한 임상응용 잠재력이 있다. 나노재료 가 임상응용에서의 주요한 문제의 하나는 이런 재료는 유기체면역계통에 의해 접수될 수 있는가 이다. 지금 까지 우리는 나노재료와 면역세포사이의 상호작용에 대한 이해가 매우 적다. 나노설비가 점차 많이 제조됨 에 따라 근본적으로 나노재료와 면역체계의 상호작용이 날로 중요해진다는 것을 이해하게 되었다. 보도에 의하면, 18㎚직경구멍 있는 생체막은 이에 의해 둘러싸인 세포나 조직이 유기체의 면역반응을 피할 수 있 게 보호한다[5]. 이런 현상은 특수한 나노재료의 설계와 제조에 잠재적인 연구의 의의를 갖고 있다.

생물겸용성은 생물조직과 접촉하는 재료의 행위를 통제하는 일련의 복잡한 물리화학과 생물학반응과정이 다. 여기에는 생물재료의 표면화학과 형태특징 및 흡수되는 단백질의 도표(圖表)도 포함된다. 생물겸용성 표면을 구축하는 것은 매우 중요하다. 그 방법에는 주로 soft ionizatin방법이 있다. 예를 들면, pulsed filament and hot filament polymerization이다. 이런 방법을 사용하여 동원성(同源性) 중합체표면을 얻을
수 있다. 생물겸용성 표면을 갖고 있는 나노재료는 임상 나노장치에 직접 사용할 수 있고, 조직공성재료에 사용할 수 있다. 예를 들면, hydrogel 기초상의 자아조직공정 peptide는 유일한 나노와 micron형태를 갖고 있으며, 이미 조직공정 지주(支架)에 사용되고 있다. 생물 degradation polylactic acid지주는 뼈의 대체물 로 할 수 있다. honeycomb collagen구조는 매우 좋은 three-dimensional 생물 degradation재료이다. 하나
의 생물 degradation중합체(예 BMP2)배달체계는 이미 뼈 형성의 촉진에 이용되고 있다.

7. 나노 약물전달 체계

유전자치료는 아주 좋은 전망이 있는 종양과 유전질병을 치료하는 방법이다. 전통적인 바이러스 운반체는 응용 중 심각한 부작용이 존재하 있다. 예를 들면, 강력한 면역거부반응을 일으켜 그 발전은 이미 제한 을 받게 되었다. 나노재료를 채택하여 유전자전달체계로 하면 현저한 장점이 있다. 최근 이미 아래와 같은 3가지 나노운반체가 개발되었다.

(1) chitosan 이는 생물 degradation chitin유도체생물이다. 약간의 독이 있고, 극히 좋은 생물겸용과 화학 수식에 편리한 등 특징이 있으므로 이미 DNA전달체계에 활용되고 있다. chitosan/DNA복합물은 세포핵 속에 축적할 수 있다. chitosan 기초 위에서의 유전자 전이는 이미 단백질표현 수준을 강화하였으나, 이 기술은 세포유형에 선택성이 있는 것 같다.

(2) LDH(layer double hydroxide)는 다른 한 가지의 DNA전달체계이다. 음전하를 갖고 있는 생물분자-DNA의 한 부분은 간단한 이온교환을 통해 안정하게 LDH 두 층 사이에 침입할 수 있다. LDH는 DNA가 degradation되 지 않도록 보호해준다. 즉 전하의 중성은 DNA-LDH잡교체를 증가시켜 세포내에서 침입한 세포를 삼킨다. 세 포내의 산성 lysosome은 LDH를 용해하고 또 내부의 target 분자를 노출시킨다.

(3) 다른 한 계통은 dendrimers-tree-shaped 합성분자다. 이는 면역방어계통을 통하여 DNA를 target 세포 속에 침입시킴으로써 이는 유전자와 백신의 운반체로 사용할 수 있다. 총체적으로 나노수준의 약물 혹은 유 전자전달체계는 아주 좋은 전망이 있다.

8. 연구장비와 기술의 발전

최근 10년 동안 나노재료의 연구장비는 이미 아주 큰 진척을 가져왔다. AFM?SEM?STM을 제외하고 새로운 혹은 개선된 연구장비도 나타났다. 예를 들면, ultra-low temperature electronic mirror, mass spectrograph, 에너지여과 electronic mirror, 나노수준부각기술, 영광반사현미경, optical acquisition unimolecular 기술, optical tweezer 등이다. original position과 original position외의 실험방법은 이 미 생물재료의 구조정보를 얻는데 사용되고 있다. 예를 들면, 3D구조,표면형태와 동역학이다.

분자인쇄는 중요한 한 가지 기술이다. 이는 이미 accepter와 촉매점의 작은 유기분자사슬망의 합성에 사용 되고 있고, 유기물체에서의 결합과 촉매점의 생산에도 사용된다. 이 기술은 이미 천연적인 저항체와 효소 를 유효하게 모방하였다. 지난 몇 해, 분자간의 약한 서로 작용은 재료과학자들의 주목을 끌게 되었으며 이 미 나노재료의 합성에 응용되고 있다.

나노역학의 측량도 급속한 발전을 가져왔다. nN 분별율이 있는 마이크로형 기계는 이미 산세포의 subcellular역학분포를 측량할 수 있게 되었으며 세포이 단일 점착점을 생산하는 힘도 측량할 수 있다. Optical Tweezer는 이미 단일분자의 운동을 탐측하고 묘사하는데 사용되고 있다. 분자운동역학 모방은 나노 재료연구 방면에서 비교적 큰 가치를 갖고 있다. 이런 유형의 연구는 생물분자의 근본적인 역학 메커니즘 을 설명하는데 도움이 될 것이고 생물나노재료의 설계와 제조를 위하여 기초를 닦아 놓을 것이다.


Ⅲ. 생물 나노재료의 발전전망

생물나노재료과학은 이미 아주 많은 사람을 감격시킬 전망을 펼쳐 보였다. 이 영역의 최종목적은 나노수준 에서 기능성 생물재료를 제조 하는 것이다. 생물나노재료의 탐색은 생명과학과 재료과학의 교차영역의 근본 원리를 더욱 정확하게 이해할 수 있게 한다. 이런 원리는 여러 가지 나노장치를 설계하고 제조하는데 사용 할 수 있다.

생물나노재료는 이미 거대한 시장이 있다. 생명과학제품은 전 세계에서 매년 1,000억 달러의 이윤을 창조하 였다. 영국 나노기술연구소의 통계에 따르면, 최근 나노특징의 제품은 총량의 1%밖에 차지하지 않으나, 나 노기술의 신속한 발전과 더불어 이 비율은 멀지 않은 장래에 높아지는 추세가 될 것 이다[6]. 새로운 제품 을 연구하는 추동력은 날로 증가하고 생물의학의 혁신은 점점 나노기술과 전통기술의 융합방면으로 집중되 고 있으며, 멀지 않은 장래에 나노장치는 우리의 생활을 개선시킬 것이다.

- 본문은 중국과학원 원간 2003년 제1호의 일부 내용을 번역,요약함