최근의 생물학 연구는 시스템 생물학 (systems biology) 또는 시스템 생명공학 (systems bioengineering)으로 발전되어 가고 있다. 즉, 단위 생물 개체를 총체적으로 접근할 수 있는 시스템적 연구를 요구하고 있으며, 연구 방법 또한 소량의 실험재료로서 다량의 실험을 동시에 수행할 수 있는 새로운 공학적 접근을 필요로 하고 있다. 관련 바이오산업도 의약품, 화학, 식품, 환경, 농업, 에너지 산업뿐만 아니라 전자, 전산 및 기계 분야 등 전 분야에 걸쳐 파급효과가 큰 융합 과학의 산물로서 발전되어 가고 있고, 학문분야에 있어서도 과학과 공학이 어우러져 발전되고 있는 추세이다.

 

예로서 신약 개발 및 진단/ 치료 기술 개발에 기술적 플렛폼 및 성장동력을 제공해 줄 수 있는 바이오 분석시스템을 살펴보자. 최근의 바이오 분석시스템은 수 마이크로리터 이하의 적은 시료를 다룰 수 있도록 시스템이 설계되어 있다. 생물학적 시료는 일반적으로 단가가 비싸고, 그 양을 많이 준비하기가 어렵다. 그래서 최근의 나노기술은 이러한 바이오 분석시스템의 소형화에 있어 필수 불가결한 기술이 되고 있다. 분석시스템의 소형화는 분석단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 시간을 절약함과 동시에 실험실에서 행하는 일련의 분석과정을 가속화시키고 자동화도 가능하게 만든다. 이때 중요한 나노기술 중의 하나가 미세유체제어기술 (micro/nanofluidics)이다. 즉, 미세유체제어기술은 최근 활발히 진행되고 있는 유전체 및 단백체 연구에 필요한 일련의 시료준비과정을 단순화하고 자동화시키는 일 뿐만 아니라 전통적인 연구방법을 대체하고 신약개발 스크리닝시 중요한 대량의 초고속 방법을 제공해 줄 수 있다. 시료전처리용 랩온어칩(lab-on-a-chip) 및 진단용 단백질칩, 스크리닝용 세포칩 등이 그 대표적 예이다.

 

이와 같은 나노기술과 생명공학 기술의 융합 분야가 나노바이오공학 (nanobiotechnology 또는 bionanotechnology) 연구 분야이다. 나노바이오공학 응용분야는 지금까지 단편적인 시각에서, 관찰되어 왔던 생명현상을 총체적인 관점에서 해석할 수 있는 새로운 수단을 제공하고, 이를 공학적으로 응용할 수 있는 새로운 기회를 제공해 줄 수 있는 대표적인 바이오융합기술 분야중의 하나이다. 따라서 나노바이오공학은 자연계에 존재하는 생물학적 현상으로부터 공학적 현상을 추출하고, 응용하는 과정을 통해 융합과학의 새로운 패러다임을 창출할 수 있는 새로운 연구 분야라 할 수 있다.

 

나노바이오공학의 연구 분야는 크게 두가지 접근방향으로 나눌 수 있다. 생물학적 바이오시스템에 나노스케일의 도구를 이용하는 분야와 새로운 나노스케일의 제품을 개발하는 데 있어 생물학적 바이오시스템을 이용하는 분야가 그것이다. 따라서 나노바이오공학 분야를 관점에 따라 나노바이오(nanobio-) 또는 바이오나노(bionano-) 라 부르기도 한다. 어느 경우나 생물학적 연구를 위해 공학적 해법과 도구를 도입하고, 새로운 공학적 목표를 위해 생물학적 지식을 적용한다는 공통점이 있다. 예로서, 새로운 기능을 갖는 생체분자, 바이오센서, 세포 및 생체분자의 이미징 기술, 약물전달 및 치료용 소자, 재료, 입자 등 그 응용분야는 다양하다. 이러한 나노바이오공학은 생명공학과 나노기술의 발전에도 상호 보완적인 관계에 있다.

 

나노바이오공학 분야를 연구하는 게 있어서 중요한 수단이 되는 기술이 나노제작 기술이다. 중요한 나노제작 기술로 MEMS 및 NEMS, 가기조립 기술, DPN, 소프트리소그래피, 나노입자, 나노선, 나노튜브 제작기술 등이 대표적이다. 여기서는 대표적인 나노제작기술을 간단히 알아본 후, 대표적인 나노바이오공학의 응용분야를 기술하기로 한다.

 

II. 나노제작 (nanofabrication) 기술

 

MEMS (micro electro mechanical system)란 반도체 공정기술을 기반으로 하는 ㎛에서 mm 스케일의 초소형 정밀기계 제작기술을 말한다. 그리고 NEMS란 MEMS와 유사한 공정을 바탕으로한 나노스케일의 제작기술을 의미한다. 반면, BioMEMS/ NEMS라 하면 이러한MEMS/ NEMS 기술을 생명공학 및 의료 분야에 활용하는 분야이다. 이때, 단순히 MEMS/ NEMS 기술을 적용하는 것이 아니라 실질적으로 바이오/의료 분야의 니즈에 맞도록 응용 제품을 설계, 제작해야 한다는 점에서 다소 차이가 있다. 예로서 일반적인 MEMS 제품은 공기중에서 작동되지만, 바이오 응용제품은 대개 혈액 등 액상의 바이오시료를 다루어야 하기 때문에 물에 대한 내구성 및 MEMS 제품의 표면화학적 특성이 중요하다. 따라서 기존의 MEMS/ NEMS 제작기술을 그대로 나노바이오공학분야에 적용하기에는 어려운 면이 존재 한다. 또한 대부분의 바이오응용 분야가 저가의 일회용 제품과 위생을 중시하는 의료용이므로 값비싼 실리콘을 재질로 사용하는 미세가공기술은 그 응용분야가 제한적이 된다.

 

자기조립 (self-assembly) 및 자기조립 분자박막 (self-assembled monolayer, SAM) 기술은 실리콘 산화물, 금 또는 백금 등의 기판을 유기규소, 티올계 유기물, 아민계 유기 활성물질 등이 녹아있는 용액에 침지시키면 자발적으로 기판위에 유기 활성물질이 결합하여 초박막의 단분자막을 형성하는 것을 의미한다. 자기조립기법에 사용되는 계면활성 분자는 기판과 화학적으로 결합하는 머리부분과 분자간 또는 기판과의 van der Waals 인력으로 상호작용 하는 몸통부분, 그리고 마지막으로 분자 말단의 기능기 역할을 하는 꼬리 부분으로 나눌 수 있다. 말단 부분의 기능기는 자기조립 단분자막의 표면 성질을 결정하며 특히 다른 유기 또는 바이오 활성 물질을 고정화시키는 역할도 한다. 일반적으로 바이오 물질의 고정화에 사용되는 유기물질은 카르복시산을 기능기로 갖는 알칸티올레이트 화합물이 많이 사용되고 있다. 여기서 티올기의 머리부분은 금과 같은 기판에 자발적으로 결합할 수 있게 해주며 기능기인 카르복시산 부분은 바이오 활성물질을 고정화시키는 역할을 한다.

 

이러한 자기조립 기술은 최근 AFM (atomic force microscope) 이라 불리는 원자현미경 기술에 접목되어 금 박막 상에 나노사이즈의 글씨를 새길 수 있는 DPN (dip-pen nanolithography) 기술을 탄생시켰다. AFM을 이용하면 분자단위의 조작이 가능해지기 때문에 항체 등의 생체분자 조작이 용이해 단백질 나노어레이의 제작이 가능해 진다. 고밀도, 고집적의 나노어레이 제작을 위해서는 기존 로보틱스 형태의 어레이어로는 한계가 있기 때문에 이러한 생체물질의 패터닝 기술은 미세 바이오칩 제작에 대단히 중요한 기술로 평가되고 있다.

 

또한 플라스틱의 일종인 PDMS (polydimethylsiloxane)는 원료물질을 경화제와 혼합한 후 특정한 형상을 지닌 양각의 주형틀에서 소결시키게 되면 음각의 형태를 지닌 몰드(mold)를 제작할 수 있다. 이때 PDMS 몰드와 SAM을 유발하는 용액을 이용하게 되면 마치 도장과 잉크와의 관계처럼 몰드에 각인된 패턴을 이용하여 다른 금속 표면에 원하는 SAM패턴을 얻을 수 있게 된다. 이러한 방법을 소프트리소그래피 (soft lithography)라고 한다. 여기서 PDMS 몰드를 제작하는 기술은 일종의 플라스틱 가공기술로서 casting, injection, hot-embossing 등의 다양한 방법으로 원하는 몰딩구조를 얻을 수 있다. 예로서 silicon 웨이퍼 위에 SU-8이라는 감광성의 물질을 코팅하고 포토마스크를 이용해서 패턴닝 하게 되면 결과적으로 마스터 (master)가 만들어지며, 이것을 주형으로 하여 PDMS를 casting하고 소결시키면 stamp 역할을 할 수 있는 PDMS 몰드를 완성할 수 있다.

 

이렇게 만들어진 PDMS stamp를 이용한 소프트리소그래피 방법에는 microcontact printing, replica molding, microtransfer molding, capillaries를 이용한 micromolding 등이 있다. PDMS 의 장점은 비독성으로 투명하고 autofluorescence가 매우 적어 형광측정 등이 빈번한 생물학 실험에 특히 유용한 장점이 있다. 또한, 완성된 PDMS 표면을 플라즈마 처리를 하게 되면 그 표면이 산화되어 친수성으로 표면 특성이 변화됨과 동시에 유리나 또 다른 PDMS 재질과 접합시킬 수 있게 되어 미세유체 채널의 제작 등에도 널리 사용되고 있다.

 

다른 한편으로 cadmium selenide와 같은 수용성의 형광을 발하는 semiconductor crystal을 이용하면 5-10 nm 크기의 나노입자를 제조할 수 있고, 이들 나노입자는 넓은 파장대의 자외선을 흡수하여 크기별로 다양한 색을 내게 된다. 따라서 이러한 색의 변화를 측정함으로서 다성분 분석이 가능하여 어레이 구조의 칩을 분석하는 데 매우 유용하게 쓰일 수 있다. 그리고 Al₂O₃ membrane 상에 형성된 pore에 서로 다른 금속이온을 순차적으로 전기도금 시켜 길이 6㎛, 직경 250nm 인 나노바코드 (nanobarcode)를 구현하게 되면 도금된 금속 패턴에 따라 특정 파장에서 서로 다른 광학특성을 보이게 되므로 패턴된 금속이온 종류의 수만큼 다양한 바코드 패턴을 얻을 수 있다. 예로서 세가지 금속이온을 도입하면 80,000가지의 패턴을 얻을 수 있어 결과적으로 수 만종의 시료를 동시에 분석할 수 있는 분석시스템 개발이 가능해 진다.

 

III. 나노바이오공학의 응용분야

 

 

생명현상의 이해 및 공학적 응용을 위해서는 미량으로 존재하는 생체분자를 측정할 수 있어야 한다. 생물학적 검출기술은 다량의 바이오정보를 일차적으로 획득하는 수단으로서 그리고, 질병의 예방, 진단 등 산업적 응용이라는 측면에서도 매우 중요하다. 시스템적 생물학 연구가 진행되기 위해서도 다량의 시료를 동시에 상호 비교 분석할 수 있는 도구가 있어야 한다. 최근 바이오산업에서 미세 바이오 분석 시스템 개발의 필요성은 유전체 및 단백체 연구와 신약 개발 등에 있어 큰 의미를 갖고 있다. 분석, 진단 및 신약개발 시 소요되는 비용의 절감과 대량검색의 고효율성이라는 장점을 제공해 줄 수 있기 때문이다. 최근의 바이오 분석 시스템은 다량의 시료를 처리할 수 있도록 어레이(array)화 및 소형화(miniaturization) 되어 가고 있는 것이 지금의 큰 흐름이다. 즉, 나노기술의 접목은 필수가 되었다.

 

대부분의 바이오칩 분석에 있어서 레이저 유발 형광법(laser induced fluorescence)을 이용한 스캐너를 많이 사용하고 있다. DNA 및 단백질간의 결합반응만으로는 전기적 신호를 얻을 수 없기 때문이다. 이 경우 측정하고자 하는 시료를 미리 형광을 내는 물질과 결합시켜 어레이화 된 생체물질과 반응시키게 되면 결합된 부위의 형광 유무를 측정함으로서 생화학반응 정도를 판가름 할 수 있게 된다. 그러나 이러한 형광 측정법은 값비싼 레이저를 이용해야 하고, 초 미세 어레이 시스템에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 최근 Cadmium selenide와 같은 수용성의 형광을 발하는 semiconductor crystal을 형광물질 대신 사용하는 검출방법이 개발된 바 있다. 일반적으로 유기물로 이루어진 형광물질의 경우 화학적으로 불안정하고, 특정 파장의 레이저를 이용하여 형광을 유발시켜야 하지만 이러한 나노입자의 경우 레이저가 없이도 쉽게 여기(excitation)될 수 있어 측정장치가 간단해 지는 장점이 있고, 고감도의 분석능을 보여주어 널리 활용될 전망이다.

 

한편, 나노입자를 활용한 전기적 검출법 및 maltose-binding 단백질의 예에서와 같이 생체분자간 결합시 특정 단백질의 구조적 변화에 기인한 전기적 검출 방식 등이 개발되고 있다. 예로서 직경 10 nm인 실리콘 전선 표면에 질병관련 단백질을 검출할 수 있는 분자를 코팅하여 혈액 중에 존재하는 단백질이 실리콘 전선 상에 붙게 되면 실리콘전선의 전도도 변화를 유발해서 전기적 신호로서 단백질을 검출할 수 있게 된다. 또한 single-walled carbon nanotubes (CNT)를 이용하여 CNT 표면에서 분자흡착에 의한 화학반응결과 CNT의 저항변화를 유발해 낼 수 있는 고감도 소형의 화학/바이오 센서에 대한 연구도 진행되고 있다. 이러한 전기적 측정법의 가장 큰 장점은 시스템 집적화 및 소형 분석 시스템 구축에 유리한 장점이 있기 때문에 나노바이오센서 개발에 있어서 주된 연구분야를 차지하고 있는 실정이다.

 

나노입자를 이용하면 위와 같은 어레이 개념의 분석대신 solution array 형태의 분석도 가능해 진다. 이 기술은 나노어레이 제작 어려움의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 주목을 받고 있다. 즉, 이차원 평면상에 생체물질을 일일이 어레이화하는 대신 비드나 나노입자를 제작하여 그 표면에 형광물질이 붙어있는 생체물질을 코팅한다. 이경우 비드 또는 나노입자의 색을 측정함으로써 어떤 생체 분자가 반응에 관여하는지를 알 수 있고, 입자 표면의 형광을 측정함으로써 생화학반응 여부 및 정도를 알 수 있다. 이러한 실험의 경우는 반응용액에 생체분자가 코팅된 나노입자를 한꺼번에 섞어서 반응시킬 수 있어 대량의 바이오시료 분석에 용이한 장점이 있다.

 

미세유체공학은 미세종합분석시스템 (micro-total analysis system) 즉, μ-TAS 분야 및 랩온어칩(lab-on-a-chip)의 상용화에 기초가 되는 기반, 핵심기술을 연구, 개발하는 분야이다. 여기서 μ-TAS는 여러 실험 단계와 반응을 거치는 화학 및 생물학 실험과 분석이 한 실험대 위에 놓인 한 유니트에서 종합적으로 구현되는 시스템이다. 이러한 μ-TAS는 시료 채취 영역, 미세유체회로, 검출기 및 이들을 제어할 수 있는 제어부 (controller)로 구성될 수 있다. 랩온어칩이란 '칩 위의 연구실'이란 의미를 갖는 것으로 μ-TAS 개념과 기능을 작은 칩(chip) 상에서 구현한 것이다. 따라서 랩온어칩을 개발하기 위해서는 플라스틱이나 유리, 실리콘 등의 표면에 용액이 흐를 수 있는 미세채널로 회로를 만들어 시료의 전처리, 분리, 희석, 혼합, 생화학반응, 검출 등을 하나의 칩에 소형화, 집적화 시킬 수 있어야 한다. 현재까지 이러한 모든 기능이 통합된 랩온어칩 개발 보다는 몇 가지 기능을 수행할 수 있는 랩온어칩, 정확한 의미로는 특정기능을 수행하는 바이오유체소자(bio-fluidic device) 분야의 개발이 활발한 실정이다. 이 경우 바이오유체를 이송시킬 수 있는 미세유체공학기술의 역할은 매우 중요하다.

 

예로서 Caliper Technology사는 미세채널의 양단에 고전압을 걸어 발생하는 전기이동흐름을 이용하여 유체를 이송하는 기술을 개발한 바 있다. 전기영동(electrophoresis) 및 전기삼투압 (electroosmosis)의 원리를 이용한 유체의 흐름제어는 유체의 방향으로 수백 V/cm 의 전기장을 걸어줄 때 유체와 마이크로채널간의 인터페이스에서 전하분리가 일어나는 것을 이용한다. Caliper는 이와 같은 전기영동분리 기술을 이용하여 최근 DNA, RNA, 단백질을 크기별로 분리할 수 있는 분석법을 개발하였다. 그러나 이러한 방법은 유체조절시 여러 전극과 수 kV를 인가할 수 있는 고전압의 전원공급기가 필요한 단점이 있다. 한편, 미국의 Micronics사는 미세유체 채널 내에서의 층류(laminar flow)로 인한 분자 확산(diffusion) 현상을 이용하는 기술을 개발하고, 이 기술을 이용해서 혈액을 직접 분석할 수 있는 기술과 크레디트 카드 크기의 플라스틱에 미세유체회로를 집적하여 확산을 이용한 혈구와 혈장의 분리 및 혈장 내의 효소, 단백질, 전해질, 약리물질 등의 분리 분석을 시도하였다. 그밖에 개발되고 있는 바이오유체제어 기술로는 Tecan과 Gyros 사의 원심력을 이용한 방법과 UCLA 등에서 개발 중인 전기적 적심 (electro-wetting) 방법 등이 있다.

 

Caltech 연구그룹과 Fluidigm에 의해 상용화된 다층형 소프트리소그래피 (multilayer soft lithography) 기술은 유체가 흐르는 채널과 공기가 흐르는 채널을 교차시킨 다층구조의 채널을 이용하여 병렬분석이 가능한 미세유체 칩의 설계 및 제작 방법을 제시하였다. 이 방법은 최근 단백질 결정생성 장치(protein crystallizer) 및 핵산분석을 위한 세포 lysis 등과 같은 바이오시료의 병렬전처리 장치로서의 활용이 기대되고 있다. 그러나 이러한 다층형 소프트리소그래피 방법은 미세유체 칩을 연결하는 인터페이싱 문제에 있어서는 획기적인 방안을 제시했다고 할 수 있으나 아직까지 칩 외부에서 칩 내부의 유체조절 및 반응 측정을 위한 별도의 부가 장치가 필요하다는 것이 한계이다.

 

 

DNA가 상보적으로 결합되는 현상은 패터닝에 의한 전자소재의 조립공정에도 활용될 수 있다. 아직 상용화는 되지는 못했지만 생물학적 소재를 매개체로 하여 분자전선, 액정 등을 개발하려는 시도도 진행되고 있다. 예로서 DNA 표면을 금속으로 코팅하게 되면 전도성 좋은 분자전선이 되며, 박테리오파지를 이용한 액정의 제작도 좋은 예라 할 수 있다. 수백만 개의 펩타이드로 구성된 라이브러리로부터 여러 가지 반도체 표면에 선택적인 친화력을 가지는 펩타이드를 골라낼 수 있는 기술을 이용하면 새로운 기능성 재료를 생성시킬 수 있기 때문이다.

 

또한, 카본나노튜브(CNT)는 그 전기적, 기계적 성질이 우수하여 최근 나노소자 연구에 주요 소재가 되고 있다. 그러나 일반적인 CNT 제조공정은 반드시 서로 성질이 다른 것들을 분리해야 한다. 여기서 CNT 배열 주위에 특정 서열을 지닌 single-stranded DNA가 자기조립되는 현상을 이용하게 되면 까다로운 CNT 분리공정을 쉽게 해결할 수 있게 된다. 즉, CNT와 결합된 DNA의 정전기적 특성 차이로부터 튜브 형태, 전도성 여부, 튜브 직경 등을 구분할 수 있게 된다.

 

 

지능형 약물 전달 기술은 세포내 침투기술, 나노입자 합성 기술, 표적지향성 기술, 약물 제어방출기술, 유전자 전달기술, 국소 약물전달기술 등 다양한 기술들의 융합에 의해 개발될 수 있으며 기존의 약물뿐만 아니라 향후 생명공학 기술로 새로 만들어지는 맞춤형 약물의 전달시스템에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 최근, 나노입자를 이용한 약물 전달체 기술, 폴리머 마이크로칩을 이용한 선택적 약물전달 기술, 직경 10-100nm의 나노포아(nanopore)를 이용한 DDS (drug delivery system) 등이 개발 된 바 있고, 몇몇 기업이 상업화를 추진 중에 있다.

 

 

이미 ATPase와 나노막대를 하이브리드 형태로 구현시킨 분자모터가 시연된 바 있다. 궁극적으로 생체내 에너지원을 기초로 분자모터 등의 나노기계를 구동시키게 될 수 있게 된다면 오래전부터 구상해 왔던 나노로봇에 의한 치료 기술도 기대해 볼 수 있을 것이다. 최근 독일 과학자들은 DNA aptamers를 이용하여 thrombin과 같은 특정 단백질 분자와 결합할 수 있는 분자기계를 만들어 보고하였다. DNA aptamer는 특정 단백질에 대해 선택성이 있고 반응이 가역적이다. 구조적으로 결합/ 분리 될 수 있기 때문에 DNA hand 라 불리며 이는 분자단위의 기계를 조립할 수 있는 기술로 평가되고 있다.

 

그밖에 patch-clamp를 대신할 수 있는 마이크로칩이 AVIVA 등에서 상용화되었는데 당분간 나노바이오 연구도구와 생체 모방 시스템 등 다양한 나노바이오 응용 기술이 발전될 것으로 기대된다.

 

 

최근 나노의학 분야에 대한 개념 및 기술발전 방향을 제시한 기술지도(roadmap)가 미국 NIH에서 작성된 바 있다 (http://nihroadmap.nih.gov/nanomedicine/). 향후 10년 동안 질병의 진단, 치료기술을 포함해서 인류의 건강을 증진시키기 위한 새로운 나노기계 등 다양한 기술발전이 이루어질 것으로 예측하고 있다. 바이러스와 같은 생체 분자 등의 미세 조작 및 나노구조물 상에서의 단백질과 세포반응 해석과 같이 나노스케일의 세포생물학과 생화학에 대한 연구를 비롯하여 나노입자를 이용한 분자이미징 기술, 나노입자액을 이용한 치료제 등 다양한 연구산물이 기대되고 있다.

 

 

이상에서 저자가 지난 한 학기 동안 대학원생들에게 강의 주제로 다루었던 나노바이오공학에 대한 개념 및 내용을 그 응용분야 중심으로 간단하게 정리해 보았다. 이에 대한 보충자료는 web site (http://nanobio.kaist.ac.kr/Nanobio_slide3.htm) 및 아래 참고문헌을 참고하기 바란다.

 

미래의 공학기술은 우리가 알고 있는 자연(Nature)을 얼마나 잘 이해하고 활용하는 가에 달려있다고 해도 과언이 아닐 것이다. 미세유체제어기술의 예에서와 같이 나노바이오공학 분야에 대한 연구는 관련 플랫폼기술이 무엇보다 중요하며 간단한 아이디어를 제품화 시킬 수 있는 지적재산권의 창출에 그 기술의 성패가 달려 있다. 나노바이오공학은 생명공학 분야를 비롯해서 치료 및 진단 등의 의료 분야, ubiquitous 정보통신 분야에 이르기까지 우리의 생활에 변혁을 가져올 과학과 공학의 융합 산물을 만들어낼 것으로 기대된다.

 

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1. 대전전략산업기획단, 대전지역 바이오융합기술 로드맵 최종연구보고서 (2003. 12. 30)

2. G. Stix, Little Big Science, Scientific American, 285(3): 32-37 (2001)

3. K. E. Drexler, Machine-Phase Nanotechnology, Scientific American, 285(3): 74-75 (2001)

4. A. Curtis, C. Wilkinson, Nantotechniques and approaches in biotechnology, TRENDS in Biotechnology 19(3): 97-101 (2001)

5. M. Roukes, Plenty of Room, Indeed, Scientific American, 285(3): 48-57 (2001)

6. H.G. Craighead, Nanoelectromechanical Systems. Science 290: 1532-1535 (2000)

7. S.Y. Chou, C. Keimel, J. Gu, Ultrafast and direct imprint of nanostructures in silicon, Nature 417: 835-837 (2002)

8. A.N. Cleland, M.L. Roukes, A nanometre-scale mechanical electrometer, Nature 392: 160-162 (1998)

9. J.H. Hafner, C.-L. Cheung, A.T. Woolley, C.M. Lieber, Structural and functional imaging with carbon nanotube AFM probes, Progress in Biophysics & Molecular Biology 77: 73-110 (2001)

10. R.D. Piner, J. Zhu, F. Xu, S. Hong, C.A. Mirkin, Dip-Pen Nanolithography, Science 283: 661-663 (1999)

11. G.M. Whitesides, J. Christopher Love, The Art of Building Small, Scientific American, 285(3): 38-47 (2001)

12. Y. Xia, G.M. Whitesides, Soft Lithography, Angew. Chem. Int. Ed. 37: 550-575 (1998)

13. A.P. Alivisatos, Less is More in Medicine, Scientific American, 285(3): 66-73 (2001)

14. C.M. Lieber, The Incredible Shrinking Circuit, Scientific American, 285(3): 58-64 (2001)

15. C.M. Niemeyer, Nanoparticles, Proteins, and Nucleic Acids: Biotechnology Meets Materials Science, Angew. Chem. Int. Ed. 40: 4128-4158 (2001)

16. A.P. Alivisatos, The use of nanocrystals in biological detection, Nature Biotechnology 22: 47-52 (2004)

17. A.N. Shipway, E.Katz, I.Willner, Nanoparticle arrays on surfaces for electronic, optical, and sensor applications, CHEMPHYCHEM 1: 18-52 (2000)

18. T.G. Drummond, M.G. Hill & J.K. Barton, Electrochemical DNA sensors, Nature Biotechnology 21: 1192-1199 (2003)

19. J.W. Hong, S.R. Quake, Integrated nanoliter systems, Nature Biotechnology 21: 1179-1183 (2003)

20. J. Kling, Ultrafast DNA sequencing, Nature Biotechnology 21: 1425-1427 (2003)

21. L.R. Huang, et al., A DNA prism for high-speed continuous fractionation of large DNA molecules, Nature Biotechnology 20: 1048-1051 (2002)

22. S. Zhang, Fabrication of novel biomaterials through molecular self-assembly, Nature Biotechnology 21: 1171-1178 (2003)

23. C.M. Niemeyer, Self-assembled nanostructures based on DNA: towards the development of nanobiotechnology, Current Opinion in Chemical Biology 4: 609-618 (2000)

24. R. Bahhir, DNA-mediated artificial nanobiostructures: state of the art and future directions, Superlattices and Microstructures, 29(1): 1-16 (2001)

25. D.A. LaVan, T. McGuire & R. Langer, Small-scale systems for in vivo drug delivery, Nature Biotechnology 21: 1184-1191 (2003)

26. J.T. Santini, A.C. Richards, R.Scheidt, M.J. Cima, R. Langer, Microchips as controlled drug-delivery devices, Angew. Chem. Int. Ed. 39: 2396-2407 (2000)

27. G.M. Whitesides, The 'right' size in nanobiotechnology, Nature Biotechnology 21: 1161-1165 (2003)

28. R.D. Astumian, Making Molecules into Motors, Scientific American, 285 (1): 56-64 (2001)

29. S. Ashley, Nanobot Construction Crews, Scientific American, 285(3): 84-85 (2001)

30. G.M. Whitesides, The Once and Future Nanomachine, Scientific American, 285(3): 78-83(2001)

31. L. Mazzola, Commercializing nanotechnology, Nature Biotechnology 21: 1137-1143 (2003)

32. R. Paull, J. Wolfe, P. Hebert & M. Sinkula, Investing in nanotechnology, Nature Biotechnology 21: 1144-1147 (2003)

33. K.B.Lee, S.J.Park, C.A.Mirkin, J.C.Smith, M.Mrksich, Protein nanoarrays generated by dip-pen nanolithography, Science 295: 1702-1705 (2002)

34. S.R.Nicewarner-Pena, R.G.Freeman, B.D.Reiss, L.He, D.J.Pena, J.D.Walton, R.Cromer, C.D.Keating, M.J.Natan, Submicrometer metallic barcodes, Science 294: 137-141 (2001)

35. http://nanobio.kaist.ac.kr/Nanobio_slide3.htm