KR101745766B1 - 펩타이드 나노구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본원은 화학식 1 의 화합물을 제공한다. 상기 화학식 I 의 화합물은 펩타이드 끼리의 정렬을 통해 안정적으로 자기 조립 펩타이드 나노구조체의 형성이 가능하여, 우수한 재료 특성과 높은 응용성을 가진 박막 또는 나노구조를 간단히 구현하는 것이 가능하다. 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 유기 전자재료 소재, 또는 바이오소재 등의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

펩타이드 나노구조체 및 그 제조 방법{Peptide nanostructure and a production method therefor}
본 발명은 펩타이드 나노구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기발광다이오드를 시작으로 산업에 필요한 새로운 유기 전자 소재에 대한 개발 필요성이 매우 크다. 더불어 기존의 무기물 기반 재료가 경량화, 대형 박막화에 어려움을 보이고 있고, 무엇보다 희귀 자원의 고갈로 인한 원가상승이 계속 되면서 대체 재료의 필요성이 대두되고 있다. 특히 최근 들어 터치패널이 디스플레이업계의 주가 되면서 되면서 투명전극으로 사용되는 물질의 대체 신규재료 확보가 시급하다.
현재 투명전극으로 사용되고 있는 인듐주석산화물(ITO)이 수년 안으로 고갈될 것으로 예상되고 (곽진성 등. Nati. Commun. 3, 645 (2012), 물리학과 첨단기술 June 2012 에서 재인용), 대부분의 전자제품에 인듐주석산화물이 전극으로 들어가는 상태에서 이를 유기소재로 대체하는 일은 매우 시급한 현황이다. 현재 부분적으로 유기소재가 산업적으로 사용되고 있지만, 극히 일부에 불과하며, 향후 대부분의 소재가 유기물 또는 고분자 물질로 대체되어야 할 것으로 예상된다.
대체 에너지 자원으로 태양광 에너지를 저장 또는 변환하는데 들어가는 소재들 역시 자원고갈로 인해서 궁극적으로는 유기 소재로 대체되어야하는 형편이나, 현재 개발되고 있는 유기 전자 소재의 경우, 수율 및 효율이 낮고, 수명이 짧으며 생산 비용이 높다는 문제가 있다. 구체적으로 탄소나노튜브(CNT)의 경우 변형(Modification)이 어렵고, 단일벽 탄소나노튜브 (Single-Wall CNT)의 경우 대량 생산의 어려움으로 상용화에 많은 어려움을 겪고 있으며, 그래핀(Graphene)의 경우 ITO 를 대체할 새로운 소재로 떠오르고 있으나, 투명 전극의 상용화를 위해서는 우수한 품질, 대면적 생산, 기재와의 부착성 등이 필요하며, 이를 충족시키기에는 많은 어려움이 있다.
따라서 고분자 또는 유기물을 이용하여 이차원 나노구조물을 만들기 위해 많은 노력을 하고 있으나 상용화 단계에서는 아직 뚜렷한 성과가 없다. 이중 하나가 생체물질인 펩타이드를 이용한 나노구조체 형성 기술이다.
미국특허 제 7,179,784 호는 계면활성제 펩타이드 나노구조 및 그 용도에 관한 것으로, 이극성(dipolar) 서열을 갖는 올리고 펩타이드를 이용하여 나노튜브와 이를 이용한 약물전달 등의 용도를 개시하고 있다.
미국특허 제 7,491,699 호는 펩타이드 나노구조 및 이의 제조방법에 관한 것으로 방향족 측쇄를 포함하는 4 개의 아미노산으로 이루어진 펩타이드를 이용하여 형성된 구형구조 및 이의 용도를 개시한다.
하지만 펩타이드 나노구조에 관한 연구 수준은 초기단계로서 형성 메카니즘에 대한 이해의 정도와 비교하여, 펩타이드를 이용한 다양한 나노구조물 형성 및 그 응용분야 개발에 대한 필요성이 있다.
본원은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자기조립에 의해 나노구조체를 형성할 수 있는 펩타이드, 이를 이용한 나노구조체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
한 양태에서 본원은 하기 식 1 의 화합물을 제공하며,
X1a-Yn-X2b 상기 식에서 X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 파이-파이 상호작용이 가능한 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체로, 상기 X1 및 X2 는 동일 또는 상이하며, Y 는 가교결합 형성이 가능한 하전된 측쇄 또는 친핵성 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고, a 및 b 는 각각 동일하거나 상이한 1 내지 10 의 정수이고, n 은 1 내지 10 의 정수이다.
다른 양태에서 본원은 화학식 1 의 화합물 중 하나 이상을 포함하는 자기 조립 나노구조체에 관한 것이다. 상기 자기 조립 나노구조체는 전도성 고분자 필름의 제조를 위해 단량체를 추가로 포함할 수 있다.
또다른 양태에서 본원은 화학식 1 의 화합물을 이용한 자기 조립 나노 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 화학식 1 의 화합물은 자기 조립 나노구조체의 형성이 유리한 조건에서 반응시키는 단계를 포함한다.
또다른 양태에서 본원은 화학식 1 의 화합물 및 단량체를 포함하는 전도성 고분자 필름에 관한 것이다.
또다른 양태에서 본원은 화학식 1 의 화합물을 단량체와 반응시키는 단계를 포함하는 화학식 1 의 화합물을 이용한 전도성 고분자 필름의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 화학식 1 의 화합물과 단량체를 자기 조립 나노 구조의 형성에 유리한 조건에서 반응시키는 단계를 포함한다.
본원에 따른 화학식 1 의 화합물을 포함하는 펩타이드 나노구조체는 물 또는 각종 유기 무기 완충액에서 다양한 구조, 특히 대면 구조로의 제조가 용이하며, 규칙적인 구조로 인해 조절 가능한 기능성을 갖는 나노구조체 제조의 플랫폼 및 고분자 전도성 필름 등 제조에 필요한 주형으로서 사용될 수 있다. 또한 본원에 따른 나노구조체는 채용하는 서열의 종류에 따라 다양한 전도성을 가질 수 있으며, 반응시간의 조절에 따라 두께 조절이 가능하고, 금속 이온과 혼합체를 이루며 금속의 특성(촉매, 전도성, 반응성 등)을 향상시킬 수 있어, 유기 전자 소재로 사용은 물론, 다양한 목적을 위한 조율가능한 (tunable) 펩타이드 렌즈, 세포배양을 위한 부유성 스케폴드, 반응성 약물전달 베시클, 이온선택성 막, 규칙적 전도성 폴리머, 탄성을 갖는 단백질 모방체 및 타이로신 기재의 촉매 등 바이오소재로 응용할 수 있다.
도 1 은 본원의 한 실시예에 따른 YYACAYY 서열의 펩타이드로 형성된 펩타이드 나노구조체를 나타낸다. (A)는 적하된 펩타이드 용액의 시간 경과에 따른 형태변화를 측면에서 촬영한 광학 현미경 사진(배율 50 배)으로, 중앙의 밝은 영역은 역광 투과로 인한 것이다. 총 80 ㎕의 YYACAYY 용액(2mM)을 슬라이드 글라스위에 적하 한 후, 시간 경과에 따라 위 표면에 평탄면 (facet)이 형성되는 것을 보여준다. (B)는 적하된 펩타이드 용액을 광학현미경으로 비스듬히 관찰한 것으로, 평탄면 펩타이드 나노구조체에 의해 위 표면에 형성된 뚜렷한 경계를 보여준다. (C)는 2mM 농도의 펩타이드로 형성된 필름의 투과전자현미경(TEM) 영상이다. (D)는 직경 10cm 의 페트리디쉬에서 2mM 농도의 펩타이드 10ml 를 넣었을 때 물/공기 경계면 전체에 걸쳐 넓고 두껍게 형성된 펩타이드 필름의 사진이다. (E)는 평탄면 형성과정을 도식적으로 나타낸 것으로, 공기/물 계면에 떠있는 펩타이드의 타이로신에 의해 매개된 촘촘한 횡적 회합(association)과 이황화결합 및 다수 개의 얇은 나노시트가 연속적으로 쌓여 이루어지는 수직성장을 통한 평탄면의 형성을 보여준다.
도 2 는 본원의 다른 실시예에 따른 YYCYY 서열의 펩타이드로 형성된 펩타이드 나노구조체를 나타낸다. (A)는 80 ㎕의 펩타이드 용액(2mM)을 슬라이드 글라스 위에 적하한 후, 공기 중에 30 분 방치한 후에 광학 현미경으로 측면에서 관찰한 것으로 위 표면에 형성된 평탄면 구조를 보여준다. (B)는 (A)에서 형성된 펩타이드 나노구조체의 TEM 영상으로, 형성된 필름을 탄소 코팅된 그리드로 옮긴 후에 2％ 우라닐 아세테이트로 수용액으로 네가티브 앰색을 하였다. (C)는 (A)와 동일하나 비산소성 환경(데시케이터)에서 반응시킨 것으로, (A)와는 달리 나노구조가 형성되지 않았으며 이는 산소성 환경이 평탄면의 형성에 중요함을 나타낸다.
도 3 은 YYCYY (A, B) 또는 YYACAYY (C) 서열의 펩타이드로 형성된 필름 나노구조체를 형광 발색 시약으로 염색한 사진으로 발색시약은 소수성 화학물질에 결합하여 형광 발색을 하는 나일레드(Nile Red)(A)와 단백질 또는 펩타이드의 나노구조에 끼어들어가서 발색하는 티오플레빈티(Thioflavin-T, Th-T) 시약 ((B) 및 (C))으로 염색하고 광학 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4 는 pH 가 평탄면 형성에 미치는 영향을 나타내는 결과이다. (A)는 상이한 pH 값에서 80 ㎕의 YYACAYY 펩타이드 (1mM)가 2mm 크기의 평탄면을 형성하는데 걸리는 시간을 그래프로 나타낸 것이다. pH 3.3 아래에서는 펩타이드가 용해되지 않아 흰색의 응집체를 형성하였으며, pH 8 이 넘으면 평탄면이 형성되지 않으며, 사용된 펩타이드의 등전위점 즉 pH 5.8 에 상응하는 pH 5 부근에서 가장 효과적으로 평탄면이 형성되는 것을 알 수 있다.
도 5 는 펩타이드 나노구조 형성에 사용되는 용액의 부피가 평탄면 형성 속도에 미치는 영향을 나타낸다. 상이한 부피의 용액을 글라스 위에 적하한 후 평탄면의 크기가 2mm 가 될 때까지의 시간을 측정하였다. 적하 부피가 작을수록 평탄면 형성 속도가 증가하였으며, 이는 필름이 형성되는 계면에서의 수분의 증발이 가속화되어 나타난 것으로 생각되며, 이것은 필름 형성과정에서 수분의 증발 속도가 필름형성 속도에 영향을 미친다는 것을 의미하는 것으로 물방울의 크기가 클수록, 증발되는데 걸리는 시간이 오래 걸리게 되기 때문에, 필름 형성속도가 감소하는 것으로 추정된다. 반면, 부피가 20 ㎕아래로 감소할 경우, 표면장력이 상대적으로 커짐에 따라 평탄면 형성속도가 늦어진다.
도 6 은 펩타이드 농도 및 나노구조체가 형성되는 어셈블리 영역에 따른 필름 및 나노파이버의 형성 경향(횟수)를 TEM 및 AFM 측정 결과를 이용하여 그래프로 나타낸 것이다. 필름 형성의 최소 농도는 0.22mM 이고, 농도 증가에 따라 필름 형성도 증가되었다. 나노파이버는 최소 농도 0.33mM 에서 벌크상에서 형성되었다. 평탄면 구조는 0.44mM 이상의 농도에서 관찰되었다.
도 7 은 펩타이드 중의 타이로신의 숫자가 평탄면 형성에 미치는 영향을 나타낸다. YCY, YYCYY, 및 YYYCYYY 서열을 갖는 각 펩타이드에 대하여 상이한 농도 (0.33, 0.55, 1.10, 1.65, 및 2.20 mM 의 펩타이드 (50 mM HEPES, pH 7.4)) 에서 평탄면의 상대적 형성 속도를 측청하였다. 상대속도는 YYCYY (1.1 mM)을 기준으로 정한 후 여기에 비교하였다. YCY 는 파이-파이 상호작용의 결여로 인하여, 필름이 형성되지 않았다. (B)는 YYCYY 가 1.1mM 를 초과하는 농도에서 효과적으로 평탄면 (단일 평탄면)을 형성함을 보여준다 (C)는 YYYCYYY 가 1.1mM 에서 주름진 평탄면을 형성함을 보여준다. 이는 추가로 존재하는 타이로신으로 인한 파이-파이 상호작용으로 인한 것이다. 이는 타이로신의 작용기를 변화시킬 경우, 파이-파이 상호작용을 조절하여 최종 물질의 모양을 바꿀 수도 있다는 것을 나타내는 것이다.
도 8 은 형성된 펩타이드 필름의 화학 및 구조적 분석 결과이다. (A)는 나노시트가 다층으로 쌓여있는 구조를 보여주는 AFM 영상이다 (20 분 동안 필름형성, Z range: 10 nm). (B)는 펩타이드 필름의 수직성장을 시간의 함수로 나타낸 것이다. (C)는 형성된 필름을 모아서 분말로 제조한 후 XRD 분석을 한 결과로 그래프 안의 그래프는 2θ 범위 13-56 도 부분을 확대한 것이다. (D)는 단량체 펩타이드 (흑색선) 과 필름 (청색선)의 라만 스펙트럼을 나타낸다. (*)는 타이로신 피크를 나타내며, 503 cm-1 와 2568 cm-1 피크는 -S-S- 결합 및 설프하이드릴기 (-SH)를 나타낸다. 460-540 cm- 1 의 범위에 라만 신호를 그래프 내에 확대하였다.
도 9 는 다층구조를 갖는 YYACAYY 필름의 AFM 영상이다. (A)는 필름 형성 개시 시작 20 분 후에 계면에서 운모로 전이한 필름을 촬영한 것으로, 그 가장자리는 계단 모양을 나타낸다. 이는 단층의 나노시트가 연속적으로 쌓여 여려 겹의 다층 구조를 형성하고 있음을 나타내며, 선명한 가장자리 및 평탄면은 나노시트의 분자 구조가 매우 잘 정렬된 구조임을 나타낸다. (B)는 형성된 펩타이드 필름이 균일하고 매끄러우며(smooth) 두께가 320nm 내지 365nm 의 필름인 것을 보여준다. 시간의 경과에 따라 필름의 두께가 증가하였다. 실리콘 처리된 유리에서 80 ㎕의 펩타이드 용액(2mM)을 30 분간 두어 평탄면을 형성한 후 형성된 필름을 운모로 전이하여 분석하였다.
도 10 은 YYACAYY 의 펩타이드에 의해 형성된 얇은 막의 AFM 영상이다. 막은 약 1.4nm 의 두께를 가지며 (1.1 mM, Z range: 10 nm), 영상내의 그래프는 적색 선의 단면 분석 결과이다.
도 11 은 상이한 농도 (0.11-1.1 mM)의 YYACAYY 펩타이드를 이용하여 형성된 필름의 TEM 영상이다. (A)는 TEM 분석을 위해 공기/물 경계면에서의 시료를 채취한 위치를 도식적으로 나타낸 것이다. (B)는 필름형성 개시 후 30 분후에 촬영한, 상이한 농도에서 형성된 나노구조체의 영상으로, 농도 증가에 따른 필름 크기의 증가를 보여준다. 필름 형성에 필요한 최소의 양은 약 0.22mM 임을 나타낸다. 농도 증가에 따라 횡적 확장은 물론 두께도 두꺼워 짐을 알 수 있다. 1.1 mM 에서 필름의 크기는 그리드의 전체 면적(97 μm x 97 μm)을 덮을 만큼 성장함을 알 수 있다.
도 12 는 YYACAYY 펩타이드를 이용하여 형성된 공존하는 나노파이버의 TEM 영상이다. (A)는 TEM 분석을 위해 벌크상 (Bulk Phase) 용액에서 시료를 채취한 위치를 도식적으로 나타낸 것이다. (B)는 0.33, 1.1, 및 1.43 mM 의 상이한 농도의 펩타이드에 대하여, 측정한 TEM 영상이다. 이는 벌크상에서는 나노파이버의 형성이 선호되고, 물-공기 계면에서는 필름 형성이 선호되어 펩타이드가 존재하는 위치에 따라 형성되는 나노구조체의 종류가 결정됨을 시사한다. 이는 계면에서는 공기 상의 존재로 인해 펩타이드의 소수성 타이로신 잔기가 하나의 면상에 위치하도록 배열되고, 벌크상에서는 타이로신 위치가 다르게 되어 나노파이버가 형성된다. 나노파이버의 형성은 0.33 mM 농도에서 개시되며 농도증가에 따라 형성되는 나노 파이버의 양도 증가하였다. 농도가 약 1.43 mM 를 넘는 경우에 트위스티드 나노파이버가 형성되며 헬릭스 형태로 서로 감겨있었다.
도 13 은 YYACAYY 펩타이드의 X-ray 회절분석 결과이다. 필름은 단결정이 아니어서 원자 수준에서는 분석이 어렵기 때문에 기존에 알려진 단백질 구조 및 본 발명자들에 의한 계산 결과와 매칭하였다. 13.5 Å 의 크고 강한 피크는 층의 두께를 나타내며, 이는 AFM 분석으로 가장 얇은 층에서 관찰된 전형적인 두께인 14.0 Å 에 근접한 것이다. 6.8 Å 는 Cα-Cα' 거리를 나타내며, 이는 이황화결합(Cα-CH2-S-S-CH2-Cα')으로 연결된 YYACAYY 이량체의 시스테인 잔기간의 간격으로 통상의 단백질에서 발견되는 전형적 간격과 유사하다. 4.8 Å 간격은 타이로신-타이로신 결합에서 면대가장자리(face to edge) 구조의 거리와 유사하다. 3.4 Å 간격은 백본 방향의 α-헬릭스 가닥의 직경에 해당한다.
도 14 는 YYACAYY 서열을 갖는 펩타이드의 나노구조 형성 기전을 나타낸다. (A)는 YYACAYY 의 화학 구조를 나타낸다. (B)는 YYACAYY 서열을 갖는 펩타이드의 구조(conformation)에 대한 시뮬레이션의 한 결과(500-ps 분자 다이나믹스)로 소수성 페놀 고리(적색)와 설프하이드릴기(-SH)(청색)이 서로 반대에 위치하고 있음을 나타낸다. (C)는 두 가지 상이한 측면에서 관찰한 YYACAYY 펩타이드 이량체의 구조를 나타낸다. 두 개의 Tyr2 및 두 개의 Tyr6 이 이루는 면이 두 개의 Tyr1 및 두 개의 Tyr7 이 이루는 면에 대하여 직각으로 위치하고 있음을 나타낸다. (D)는 횡으로 회합된 YYACAYY 펩타이드의 구조를 나타내며, 이웃하는 4 개의 이량체가 타이로신에 의해 매개된 파이-파이 상호작용에 의해 회합되어, 나노시트가 연속적으로 축적되는 것을 보여준다. 점선으로 나타낸 부분은 Tyr1 의 페놀기의 히드록시기와 Tyr7 의 페놀기의 평면과의 상호작용을 확대한 것이다. Tyr2 및 Tyr6 은 볼앤스틱 모델을 사용하여 나타냈다. (E)는 횡적으로 회합된 YYACAYY 펩타이드의 상세한 구조로, 필름형성과정에서의 펩타이드 간의 회합 기전의 이해를 위해, 두 개의 이량체 (YYACAYY - YYACAYY)의 기학적 구조를 분석한 결과이다. 헬릭스 구조는 초록색으로, 타이로신 잔기는 적색으로, 이량체는 청색으로 나타냈다. 각 단량체는 각각 A, B, C 및 D 로 표시하였다. 제 1 이량체 (왼쪽 A, B)가 제 2 이량체 (오른쪽 C. D)와 밀접하게 패킹될 때, 단량체 A 의 Tyr7 은 면대가장자리(face to edge) 상호작용을 통해 단량체 C 의 Tyr1 과 회합하며, 이러한 작용은 단량체 B 의 Tyr1 과 단량체 D 의 Tyr7 에도 동일하게 적용된다. Tyr2 와 Tyr6 은 볼앤스틱 모델로 나타내었다. (F)는 파이-파이 상호작용으로 회합된 이량체 펩타이드가 연속적으로 쌓인 나노시트 구조이다.
도 15 는 YYACAYY 단량체 및 필름의 HPLC-ESI 질량 분광 분석 결과이다. (A)는 나노구조체를 형성하기 전의 모노머 (순도: ＞ 97％)는 8.78 min 에서 피크를 나타내며 질량데이터 (916.5)로 확인하였다. (B)는 물/공기 계면에서의 펩타이드에 의한 나노구조체 형성 결과, 10.88 min 에서 새로운 피크가 출현하였으며, 이는 질량분광 분석 결과 (1830.5) 이량체인 것으로 확인되었으며, 이는 펩타이드 필름에 이황화 결합이 존재하는 것을 나타낸다.
도 16 은 YYACAYY 단량체 및 형성된 필름에 대한 MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight) 분석결과이다. 필름 형성 후 물/공기 계면에서의 이량체에 해당하는 피크의 출현은 시스테인의 측쇄에 의해 가교가 형성되었음을 나타내며, 펩타이드 용액에 디티오트레이톨(DTT)를 추가한 경우, 이러한 피크가 사라졌다. 이는 이황화결합이 펩타이드 나노구조 필름의 형성에 중요함을 나타낸다.
도 17 은 환원제의 농도에 따른 평탄면 형성에 걸리는 시간을 나타낸 그래프이다. 1.1 mM 농도의 YYACAYY 펩타이드 용액에 다양한 양의 β-멀캅토에탄올을 추가한 후, 직경 2mm 크기의 평탄면이 형성되는데 필요한 시간을 비교하였다. 결과에 나타난 바와 같이 농도 의존적으로, 평탄면 형성에 걸리는 시간이 증가하였다 (결과는 3 회의 독립적인 실험결과를 취합한 것으로, 바는 표준편차를 나타낸다).
도 18 은 펩타이드 나노구조체의 자기 손상회복 능을 나타내는 결과이다. (A)는 펩타이드 나노구조체가 형성되는 과정을 근거리 카메라 흑백사진으로 촬영한 것을 나타낸 것으로, 형성 과정 중에 표면 장력에 의해 생성된 손상 (17 분)이 복구 (26 분) 되는 것을 나타낸다. (B)는 물과 공기 사이의 계면에서 형성된 펩타이드 나노구조체 일부가 인위적으로 손상되는 경우에도 10 분이내에 복구되는 것을 나타낸다.
도 19 는 YYCYY 서열의 펩타이드로 형성된 필름 나노구조체를 다른 기재로 옮긴 것으로 이는 대면적 펩타이드 나노구조체 형성이 가능하며, 다른 기재 상으로 용이하게 전이될 수 있음을 나타낸다.
도 20 은 YYACAYY 펩타이드 및 폴리피롤에 의해 형성된 2D 결정을 나타낸다. (A)는 탄소 그리드 상의 다층 시트의 TEM 영상이고, (B)는 AFM 분석결과이다. 2D 시트는 피롤과 YYACAYY 펩타이드 (1.1 mM) 용액에 암모늄퍼설페이트를 추가하여 제조하였다. 생성된 필름의 형태는 AFM 의 높이(Height)모드에서 분석하였다. 단면적 (적색선) 분석결과 시트는 매우 평편하고 두께 5nm 의 균질함을 나타낸다 (내부 그래프). (C)는 쌓이고 접혀진 시트의 가장자리에 대한 HRTEM 영상으로 TEM 의 가속 전압은 300kV 이었다. (D)는 단 시트의 고배율 격자(lattice) 영상으로 정렬도가 높은 결정구조임을 나타낸다. 영상의 푸리에 전환결과 육각형의 패턴을 나타낸다 (내부).
본 발명자들은 자기조립이 가능한 펩타이드 나노구조체의 형성에 있어서, 타이로신과 같은 방향족 아미노산의 역할이 중요하며, 이를 포함하는 특정 서열의 펩타이드가 자기조립을 통하여 다양한 환경에서 다양한 나노구조체를 신속하게 형성할 수 있다는 발견을 기초로 한 것이다.
한 양태에서 본원은 X1a-Yn-X2b 의 화학식 1 의 화합물, 이를 포함하는 자기조립 나노구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 식에서 X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 파이-파이 상호작용이 가능한 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산으로, 상기 X1 및 X2 는 동일 또는 상이하며, Y 는 가교결합 형성이 가능한 하전된 측쇄 또는 친핵성 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고, a 및 b 는 각각 동일하거나 상이한 1 내지 10 의 정수이고, n 은 1 내지 10 의 정수이다. 본원에 따른 일 실시예에서 상기 n 은 1 이고, 상기 a 및 b 는 각각 2 내지 5 의 정수이고, 동일 또는 상이할 수 있다. 본원에 따른 다른 일실시예에서 상기 a 및 b 는 동일한 2 내지 5 사이의 정수이다.
본원에 사용된 용어 "아미노산" 은 20 개의 천연에서 발견되는 아미노산 및 비천연 아미노산, 생체내에서 번역 후에 변형되는 아미노산 예를 들면 포스포세린 및 포스포쓰레오닌; 및 2-아미노아디프산, 하이드록시라이신, 노르-발린, 노르-루이신과 같은 기타 희귀 아미노산; 세포 투과 또는 생체내 안정성 향상을 위해 변형된 것을 포함하며, 거울상 이성질체인 D- 및 L-형태를 모두 포함하는 것이다.
본원에서 사용된 용어 천연 및 비천연에서 전자는 세포, 조직 또는 생체내에서 발견되는 형태의 화합물을 칭하는 것이고, 후자는 이러한 화합물에 다양한 목적을 위해 인위적 변형이 가해진 것을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "펩타이드" 는 원(native) 아미노산 또는 그 분해 산물, 합성 펩타이드, 재조합 방식으로 제조된 펩타이드, 펩타이드 모방체 (전형적으로 합성 펩타이드), 및 펩토이드 및 세미펩토이드와 같은 펩타이드 유사체와 세포 투과 또는 생체내 안정성 향상을 위해 변형된 것을 포함한다. 이러한 변형은 이로 제한하는 것은 아니나, N-말단 변형, C-말단 변형, CH2-NH, CH2-S, CH2-S=O, CH2-CH2 와 같은 펩타이드 결합 변형, 백본 변형, 측쇄 변형을 포함한다. 펩타이드 모방체 화합물을 제조하는 방법은 기술분야에 공지된 것으로, 예를 들면 Quantitative Drug Design, C.A. Ramsden Gd., Choplin Pergamon Press (1992)에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "파이-파이 상호작용" 이란 파이전자에 의해 형성되는 화학적 결합으로 두 개의 파이 궤도 함수가 서로 중첩되어 생기는 결합을 의미한다. 따라서, 본원의 화학식 1 에는 이러한 상호작용이 가능한 잔기를 갖는 아미노산을 포함하는 것으로, 예를 들면 방향족 측쇄를 갖는 아미노산, 예를 들면 타이로신, 트립토판 또는 페닐알라닌 및 그 변형체, 유도체 또는 유사체를 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "가교결합" 이란 공유결합 또는 금속에 의한 배위결합을 포함하는 것으로, 인접한 펩타이드 분자끼리의 결합에 의한 분자의 회합(association)을 유도할 수 있다. 예를 들면 아미노산 측쇄의 -SH 기를 통한 이황화 결합을 포함하며, 상기 금속에 의한 배위 결합이 가능한 아미노산은 시스테인, 호모시스테인, 페니실라민, 히스티딘, 라이신, 오르니틴, 아르기닌, 아스파르트산, 글루탐산, 아스파라진, 또는 글루타민을 포함하나, 상기 이로 제한하는 것은 아니다.
본원의 화학식 1 의 화합물에서 Y 를 중심으로 X1a 및 X2b 는 그 서열이 동일하거나, 또는 서로 좌우 대칭인 서열의 아미노산을 가지며, 이 경우 a 및 b 는 동일할 수 있다. N-X1a-Yn-X2b-C, C-X1a-Yn-X2b-N 방향을 모두 포함하는 것으로, 상기 N-은 펩타이드의 아미노말단, C-는 카르복시말단을 의미한다.
본원에 따른 화학식 1 의 화합물은 화합물간의 자기조립을 통한 안정적인 결합을 통하여 나노구조체를 형성할 수 있다. 특히 중앙에 -SH 기를 가지는 타이로신 대칭구조에서 파이결합이 이차원구조를 가지며, 층층이 쌓여갈 수 있는 결합각을 제공해줄 수 있다 (도 13 내지 17 등 참조)
이런 측면에서 다른 양태에서 본원은 화학식 1 의 화합물을 포함하는 자기조립 나노구조체에 관한 것이다.
본원에 따른 나노구조체를 구성하는 화학식 1 의 화합물은 동일 또는 상이한 것이 사용될 수 있다. 즉 한 가지 서열을 가진 펩타이드 또는 두 가지 이상의 서열을 갖는 펩타이드의 혼합물이 본원에 따른 펩타이드 나노구조체의 제조에 사용될 수 있다.
한 구현예에서 본원의 화학식 1 의 펩타이드는 YYCYY (서열번호 1), YYYCYYY (서열번호 2), YYACAYY (서열번호 3), YYAACAAYY (서열번호 4), YYGCGYY (서열번호 5), YFCFY (서열번호 6), FYCYF (서열번호 7), FFCFF (서열번호 8), YYAKAYY (서열번호 16), YYAEAYY (서열번호 17), CYY (서열번호 10), YY (서열번호 11), YYY (서열번호 12), YYYY (서열번호 13), YKCKYY (서열번호 20), YYECEYY (서열번호 21), YYDCDYY (서열번호 22), YYAHAYY (서열번호 19), YYHYY (서열번호 18), YYAPAYY (서열번호 23), 또는 YYPYY (서열번호 24) 또는 그 유도체 서열을 가질 수 있으나, 본원의 특성을 갖는 나노구조체를 형성하는 기타 펩타이드 서열도 포함될 수 있는 것으로 상기 서열로 제한되는 것은 아니다. 본원 한 구현예에서 유도체는 N-말단에 아세틸기를 갖는 것을 포함하는 아실 유도체 또는 C-말단에 아미드기를 갖는 유도체를 포함한다.
본원에서 사용된 용어 자기 조립은 원자, 분자 또는 펩타이드와 같은 물질이 특정 환경에서 규칙적 모양의 구조를 형성하는 과정을 나타낸다. 본원에서 사용된 용어 "나노구조" 란 파이버, 관형, 구형(체), 필름을 포함하는 것으로 그 직경 또는 단면이 1μm 이하, 특히 500nm, 더욱 특히 50nm 미만, 더더욱 특히 5nm 미만인 것을 의미한다. 본원에 따른 일 실시예에서는 200nm 내지 1nm 이다. 관형 또는 파이버의 경우, 그 길이가 1μm 이상, 특히 10nm 이상, 더욱 특히 100nm 이상, 더더욱 특히 500nm 이상인 것을 의미한다.
본원의 펩타이드는 나노구조 형성 조건에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면 동일한 서열의 2mM 의 농도의 펩타이드가 계면에서는 이차원구조로 용매 안에서는 회전 또는 외부 자극(초음파) 여부에 따라 파이버 또는 구형으로 제조될 수 있다. 예를 들면 상기 필름 구조는 액체-기체 계면에서 형성되고, 상기 나노 파이버는 액체 또는 액체-액체 벌크상에서 형성된다 (도 11 및 12 참조).
본원의 펩타이드로 형성되는 필름은 평탄면 (facet) 및 대면형(planar) 구조를 포함하는 것이다. 평탄면이란 도 1 또는 2 에 나타난 바와 같이 펩타이드 용액의 표면장력을 극복하고 형성된 필름을 의미하고, 대면형이란 표면장력에 의해 유지되는 용액의 표면을 따라 형성된 필름을 의미한다.
본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 자기조립에 의해 용이하게 대면적으로 형성될 수 있으며, 펩타이드 단량체는 다른 펩타이드 단량체와 이황화결합, 금속 이온에 의한 배위결합, 이온결합, 수소결합, 소수성결합을 통해 구조적으로 이차원구조형태인 나노구조, 즉 면으로 성장한다. 가교결합이 가능한 아미노산은 다른 아미노산과 공유 결합을 통하여 펩타이드를 회합시키며, 더욱 견고한 평탄면을 가지는 나노구조체를 형성시킨다. 이러한 결합에 의해 단량체 펩타이드가 이량체 펩타이드를 형성하면서 이량체 펩타이드 내의 파이-파이 상호작용이 가능한 아미노산 측쇄의 결합과 면대가장자리 결합에 의하여 펩타이드가 연속적으로 축적되면서 횡적 및 수직적 확장을 통하여 견고한 나노구조체를 형성하게 된다 (도 13 내지 17 참조). 따라서 한 구현예에서 본원의 필름 형태의 나노구조체는 단층 또는 다층구조를 가진다. 한 구현예에서 단층구조의 두께는 약 1.4 nm 이며, 다층인 경우, 층의 개수에 따라 다양한 두께가 가능하며 한 구현예에서는 약 50 내지 400nm 이다 (도 8, 9 및 10 등 참조)
본원에 따른 자기 조립 나노구조체에는 포함되는 화학식 1 의 화합물은 다양할 수 있으며, 제조에 사용되는 용액의 부피, 펩타이드의 서열, 농도에 따라 나노구조체의 형성속도 또는 형성되는 구조가 달라질 수 있다 (도 5, 6, 및 7 등 참조). 본원에 따른 일 실시예에서, 자기 조립 나노구조체는 평탄면이며, 상기 화학식 1 의 화합물은 약 0.1 mM 이상, 더욱 특히 약 0.1mM 내지 10mM 의 농도, 특히 약 0.2mM 내지 10mM 의 농도, 더욱 특히 약 0.22mM 로 포함된다. 본원에 따른 다른 실시예에서, 자기 조립 나노구조체는 나노파이버이며, 상기 화학식 1 의 화합물은 약 0.1 mM 이상, 더욱 특히 약 0.1mM 내지 10mM 의 농도, 특히 약 0.2mM 내지 10mM 의 농도, 더욱 특히 약 0.33mM 로 포함된다.
본원에 따른 펩타이드에 의해 형성되는 나노구조체는 액체-기체 계면 또는 액체-액체의 벌크상에서 형성된다. 본원에 따른 액체-기체 계면을 형성하는 상기 액체는 휘발성 또는 비휘발성의 소수성 또는 친수성 용매이고, 상기 기체는 공기, 질소, 헬륨, 수소, 일산화탄소, 또는 이산화탄소 등을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. 본원에 따른 액체-액체 벌크 상은 일 구현예에서 친수성과 소수성 액체 계면에서 형성되며, 상기 액체는 휘발성 또는 비휘발성의 소수성 또는 친수성 용매이다.
본원에 따른 나노구조체를 형성할 수 있는 다양한 용매가 사용될 수 있으며, 예를 들면 따른 상기 액체-기체 또는 액체-액체 벌크상을 구성하는 상기 휘발성 또는 비휘발성의 소수성 또는 친수성 용매는, 예를 들면 물, 알콜, 할로겐을 포함하는 탄화수소, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸포름아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, 테드라하이드퓨란, 디옥산, 또는 유기산을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다.
본원의 나노구조체가 형성되는 계면은 친수성 (hydrophilic) 또는 소수성 (hydrophobic)일 수 있다. 본원의 펩타이드 화합물의 경우 양친매성을 가지고 있는 형태로, 친유성을 가지는 부분은 공기쪽으로 친수성을 가지는 부분은 수용액쪽을 향하며, 분자들이 정렬하게 된다. 본원에 따른 일 실시예에서 화학식 I 의 화합물은 등전점을 포함하는 pH, 약 pH 3 내지 8, 특히 등전점 부근에서 나노구조체가 형성된다 (도 4 참조).
다른 양태에서 본원은 또한 화학식 1 의 화합물을 이용하여 자기조립 나노구조체를 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 화학식 1 의 화합물을 본원의 자기 조립 나노구조체의 형성에 유리한 조건에서 반응시키는 단계를 포함한다. 본원 방법을 기술함에 있어 앞서 기술한 사항과 중복되는 부분에 대하여는 기재의 복잡성을 피하기 위해 생략한다.
앞서 기술한 바와 같이 본원에 따른 자기 조립 나노구조체는 다양한 용매 및/또는 기체에 의해 형성되는 계면조건, 펩타이드의 농도 및/또는 pH 를 포함하는 다양한 조건에서 다양한 구조로 형성될 수 있다.(도 4 내지 12 등 참조). 본원에 따른 일 실시예에서 자기 조립 나노구조체의 형성에 유리한 조건이란 본원의 화학식 1 의 화합물을 액체-기체, 또는 액체-액체 벌크 상에서 적어도 0.2mM 농도로, 예를 들면 본원의 실시예에 기술된 것과 같은 산화성 분위기에서, 상기 화학식 1 의 화합물의 등전점을 포함하는 pH 에서 반응하는 것을 의미한다. 등전점을 포함하는 pH 란 등전점 부근의 pH 로 나노구조의 형성에 사용되는 각 펩타이드의 pI 를 중심으로 ±4 의 pH 를 의미하며, 본원에 따른 일 실시예에서 약 pH 3 내지 8 이다.
본원에 따른 단위 펩타이드 나노구조체의 단층의 두께는 약 1.4 nm 크기이며, 시간이 지남에 따라 용액에 남아있는 단량체/이량체들이 계속 나노구조화 반응을 일으키면서 먼저 형성된 나노구조 상에 층층이 쌓여가며 두꺼워지게 된다. 이 같은 과정은 이론적인 펩타이드 나노구조체의 두께와 실험적 펩타이드 나노구조체의 두께가 일치함으로써 확인 할 수 가 있다. 따라서, 반응 시간에 따라 본원 펩타이드 나노 구조체의 두께를 조절할 수 있다 (도 8 내지 10 참조).
또한 형성되는 나노구조체의 종류도 조절이 가능하며, 이에 대하여는 앞서 언급한 바와 같다. 본원에 따른 일 실시예에서 예를 들면 상기 자기 조립 나노구조체는 필름 또는 나노파이버 구조로, 상기 필름은 액체-기체 계면에서 형성되고, 상기 나노파이버 구조는 액체 또는 액체-액체의 벌크상에서 형성된다.
본원에서 액체-기체, 액체-액체 계면에서 상술한 기전에 의해 평탄면을 포함하는 견고한 나노구조체가 형성된다. 이와 관련하여 나노구조체를 보다 빠르게 형성시키기 위해, 금, 은, 구리, 아연, 철, 코발트, 망간 등을 포함하는 금속 이온과 같은 무기물을 첨가하거나, 각종 단분자 또는 고분자를 포함하는 유기물을 첨가하는 경우 펩타이드간의 결합을 증가시켜 나노구조체의 형성을 촉진하게 된다.
본 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니나, 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 펩타이드 단량체의 분자구조가 안정화되면서, 친수성기를 가지는 아미노산과 소수성기를 가지는 아미노산이 서로 반대위치에 놓이게 되면서, 소수성 측쇄를 가지는 아미노산들이 공기쪽으로 향하면서 물 위로 떠오르게 된다. 이에 따라 이차원 구조를 가지는 펩타이드 나노구조체가 물과 공기의 계면에서 잘 형성되게 되는 것이다. 펩타이드 간에는 파이-파이결합, 및/또는 소수성 결합을 통해 서로 결합하게 되고, 가교결합을 통해 견고한 나노구조체를 형성시킨다. 이러한 반응이 반복되면서 이차원 구조를 가지는 펩타이드 나노구조체가 층층이 쌓여 다층 구조를 형성하게 된다 (도 13 내지 17 참조).
또한, 계면과 계면사이에서 특히 물과 공기 사이에서 펩타이드가 평탄면을 형성시키며, 센티미터 단위의 대면적 나노구조체를 형성할 수 있다.
나아가 본원은 또한 본원의 화합물에 의해 형성된 펩타이드 자기 조립 나노구조체를 주형으로 사용하여 전도성 고분자 필름을 제조할 수 있다 (도 20 참조). 본원에 따른 전도성 고분자 필름은 다양한 단량체 물질과 혼합된 후, 예를 들면 산화와 같은 중합과정을 거쳐 제조되며 매우 잘 정렬된 결정 구조를 가진다.
이런 측면에서 본원은 또한 본원에 따른 화학식 1 의 화합물 및 단량체를 이용한 전도성 고분자 필름의 제조 방법, 및 이에 의해 제조된 전도성 고분자 필름에 관한 것이다.
또한 본원에 따른 화학식 1 의 화합물을 사용하여 형성된 나노구조체는 금, 은, 구리, 아연, 철, 코발트, 망간 등과 착물을 이룰 수가 있고, 동시에 함께 이차원구조로 정렬시킬 수가 있다. 이렇게 만들어진 금속이 첨가된 펩타이드 나노구조체의 경우 금속의 종류에 따라 도체 또는 반도체, 부도체가 될 수 있다.
본원에 따른 일 실시예에서 본원에 따른 펩타이드 나노구조체가 타이로신을 포함하고 있는 경우 다른 개체에 전자를 잘 전달하도록 도와줄 수가 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체는 전자를 잘 전달하도록 도와주는 전자전달 박막(Electron transfer layer/film) 또는 나노구조체로 사용될 수가 있으며, 따라서 특수한 전기적 성질을 가지는 값비싼 금속 무기물들을 필수적으로 사용해야하는 경우와 비교하여. 비용면에서 큰 이점이 있다. 이는 개념적으로 적은 양의 금속 무기물을 사용하여도 본원에 따른 나노구조체 위에 도포한다면 기존보다 뛰어난 전기적 물성을 갖도록 할 수 있음을 나타내는 것이다.
더욱이 본원에 따른 펩타이드 나노구조체에서 보이는 계면 사이의 평탄면의 경우, 최근에는 세포간 융합반응에도 관여된다고 알려져 있기 때문에 생물학적 응용에 있어서 그 중요성이 매우 크다고 할 것이다.
또한 본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체는 비교적 적은 생산 비용으로 편리하게 제조할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 인듐주석산화물(ITO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 생산과 달리 특별한 설비/장치 없이 물 또는 각종 유/무기 완충액에서 제조가 가능하다. 또한 금속이온을 첨가하면 견고한 나노구조체가 빠르게 형성되어, 금속 증착이 필요한 많은 재료분야에서 다양하게 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
[실험재료 및 방법]
화합물
2-클로로트리틸 클로라이드 (CTC) (100-200 mesh, 1.26 mmol/g) 레진, 2-(1H-벤조트리아졸-1-일)-1,1,3,3-테트라메틸유로니움 헥사플루오로포스페이트 (HBTU), 하이드록시벤조트리아졸 (HOBt) 및 Fmoc-보호된 아미노산은 BeadTech (대한민국, 서울)에서 구입하였고, N,N-디아이소프로필에틸아민(DIPEA), 트리아이소프로필실란 (TIPS), 3,6-디옥사-1,8-옥탄디티올 (DODT), 4-(3,6-디메틸-1,3-벤조티아졸-3-이움-2-일)-N,N-디메틸아닐린 클로라이드 (티오플라빈티), β-멀캅토에탄올, HEPES 완충액, 유라닐 아세테이트, 및 아니솔은 Aldrich (USA)에서 구입하였다. 디클로로메탄 (DCM), N,N-디메틸포름아마이드 (DMF), 메탄올, 피페리딘, 디에틸에테르 및 트리플루오로아세트산 (TFA), 소디움 하이드록사이드 (NaOH) 및 염산 (HCl)은 대정화학 (대한민국), 과산화수소 (H2O2, 30％)는 Junsei (일본)에 구입하였다.
원자힘 현미경( Atomic force microscope , AFM ) 분석
펩타이드 수용액 드롭(1mM)을 실리콘으로 표면이 처리된 유리에 올려서 30 분간 상온에서 방치하여 계면에서 펩타이드 이차원 구조를 형성시키고, 깨끗한 실리콘 웨이퍼 혹은 마이카 표면에 펩타이드 이차원 구조를 전사시켜 표면에 얻었다. 용매로부터 옮아온 염분을 제거하기 위해 실리콘 웨이퍼 혹은 마이카 표면에 흡착되어 있는 펩타이드 나노구조체를 증류수로 씻어주고, 10 분간 말려주었다. 상세한 사진을 얻기 위해 원자힘전자현미경(Dimension 3100, Veeco Instruments, Woodbury, NY)으로 21-78 N/m 의 스프링 상수값을 가지는 캔트래버 팁을 이용하여 0.5 Hz 의 속도로 스캔하여 펩타이드 나노구조체를 관찰하였다.
투과전자현미경( Transmission electron microscope , TEM ) 분석
펩타이드 나노구조체 20 ㎕를 200 mesh 탄소가 도포된 구리 그리드위에서 떨어뜨리고, 5 분간 말렸다. 필터페이퍼를 이용하여 남아있는 용매를 모두 제거하여주고, 2％ 우라닐아세테이트 염색시약(Electron Microscopy Sciences)으로 펩타이드 나노구조체를 염색하였다. 이후 수분을 마저 제거하기위해 그리드를 데시케이터에 넣었다. 그리고 80 kV 투과전자현미경(JEOL, JEM-1010)을 이용하여 펩타이드 나노구조체를 확인하였다.
형광 이미지 ( Fluorescence imaging ) 촬영
펩타이드 나노구조체를 티오플레빈티로 염색하여 광학현미경으로 확인하기위하여, 2 mM 의 펩타이드를 90 도에서 30 분간 20mM 의 히피스버퍼용매(pH 7.4)에 녹여주고, 250 μM 의 티오플레빈티를 넣었다. 펩타이드 나노구조체를 유리표면에 떨어뜨려 계면에서 이차원구조체를 형성시키고, 깨끗한 유리표면으로 펩타이드 나노구조체를 전사시킨 후, 물을 제거하기위해 데시케이터에 2 시간 동안 넣어 두었다. 형광 염색된 펩타이드 나노구조체는 형광현미경(Deltavision RT (AppliedPrecision, USA) microscope, Olympus IX70 camera)에서 430 ± 10 nm 로 여기시켜 확인하였다.
컴퓨터 모델링 연구
모든 펩타이드 나노구조체의 컴퓨터 예측 시뮬레이션은 디스커버리 스튜디오 프로그램 (Version 3.1, Accelrys Inc., San Diego, CA)을 통해 예측되었다. 각각의 환경은 CHARMm (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics) 이라는 디스커버리 스튜디어 프로그램안의 분자거동 예측기로 측정되었다. 펩타이드 분자구조는 5∼1,000 도 K 에서 10 ps 동안 0.001 ps 씩 가열 및 안정화시켰다.
MALDI - TOF 질량 분광 분석
2,5-디하이드록시벤조산 10mg 을 이온이 제거된 물과 0.1％ 트리플로로아세트산이 들어간 아세토니트릴이 3:7 비율로 섞인 용매 1 ml 에 녹여주었다. 펩타이드 용액(1mM, 0.5 ㎕)을 말디토프 플레이트에 떨어뜨려 말려주고, 그 위에 20 mM 의 디티오트레이톨(DTT)(20mM, 0.5 ㎕)과 암모니아수 (8mM, 0.5 ㎕) 떨어뜨려 5 분간 처리하였다. 모든 결과는 말디토프 질량분석기 (Autoflex MALDI-TOF mass spectrometer (Bruker Daltonics), Smartbeam laser, FlexControl software (Bruker Daltonics))를 통해 얻었다.
ESI ( Electrospray ionization ) 질량 분광 분석
펩타이드 이차원구조체를 0.5％ 아세트산이 들어간 메탄올에 녹여주고, 고성능 액체크로마토그래피 장비 (high performance liquid chromatography electrospray ionization mass spectrometry (Thermo - Finnigan LCQ deca XP MS ESI-MS), Phenomenex C4 reverse-phase column (4 μm, 100 3 mm))로 21 분간 10-65％로 아세토니트릴의 물대비 함량을 변화해가며 분리 후 분자량을 측정하였다.
X-선 회절 ( XRD ) 분석
펩타이드 나노구조체(1mM, 1ml)를 유리표면에서 공기/물 계면에 형성시킨 후 실리콘 웨이퍼에 전사시켜 24 시간동안 건조하였다. 이후 펩타이드 나노구조체의 화학결합상태 및 파이결합을 확인하기 위하여 적외선 측정장비(Thermo Nicolet 6700 FT-IR spectrometer, attenuated total reflection (ATR) accessory)를 이용하여 300 cm- 1 에서 4,000 cm-1 (해상도, 1.93 cm-1)의 범위를 8 번 반복 스캔하여 측정하였다.
FT - IR ( Fourier transform infrared ) 분광 분석
펩타이드 나노구조체(1mM, 1ml)를 유리표면에서 공기/용액 계면에 형성시킨 후 실리콘 웨이퍼에 전사시켜 24 시간동안 말려주었다. 이후 펩타이드 나노구조체의 화학결합상태 및 파이-파이 결합을 확인하기 위하여 적외선측정장비(Thermo Nicolet 6700 FT-IR spectrometer, attenuated total reflection (ATR) accessory)를 이용하여 300 cm- 1 에서 4,000 cm-1 (resolution, 1.93 cm-1) 의 범위를 8 번 반복 스캔하여 측정하였다.
라만 분광 분석
펩타이드 나노구조체(1mM, 1ml)를 유리표면에서 공기/물 계면에 형성시킨 후 금이 도포된 실리콘 웨이퍼에 전사시켜 24 시간동안 건조하였다. 이후 라만분석기(Horiba Jobin-Yvon/LabRam Aramis Raman spectrometer(diode laser 785nm, power = 1mW))에서 200 cm- 1 에서 3000 cm- 1 의 측정 범위를 300 초동안 측정하였다.
실시예 1 펩타이드 합성
펩타이드는 Fmoc/tBu 법을 사용하여 2-클로로트리틸 클로라이드 (CTC) 레진 (1.26 mmol/g) 으로 합성하였다. 제 1 아미노산을 탑재한 후 (0.3∼0.5 mmol/g), 각 커플링 단계는 2 당량의 Fmoc-아미노산, 2 당량의 HBTU, 2 당량의 HOBt 및 4 당량의 DIPEA 을 카이저 테스트가 음성이 나올 때 까지 두 시간 동안 반응시켜 수행하였다. 용매는 1:1 비의 DCM 과 DMF 을 사용하였다. Fmoc 기는 20％ 피페리딘/DMF 에서 20 분간 반응시켜 제거하였고, 합성된 최종 펩타이드는 93％ TFA, 2％ TIPS, 2％ DODT 및 3％ 아니솔에서 90 분간 반응시켜 CTC 레진에서 절단하였다. 절단 혼합물을 이어 여과한 후, DCM 및 메탄올로 세척하고, 여과물을 진공에서 농축하였다. 수득한 잔기는 차가운(＜10℃) 디에틸에테르로 침전해낸 후 원심분리하고 진공건조 하였다. 펩타이드는 필요한 경우, 역상 HPLC 로 정제하였으며, MALDI TOF 및 ESI 질량 분광분석기로 확인하였다. 합성된 모든 펩타이드의 순도는 95％ 이상이었다.
1-1 Tyr - Tyr - Cys - Tyr - Tyr ( YYCYY ) 합성
기본적으로 상술한 바와 같이 펩타이드 합성을 진행하였다. 2-CTC 레진 2 g (치환율 : 1.41 mmol/g), 타이로신 유도체인 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 459.54 mg (1mmol)과 DMF 60ml 를 넣어 잘 섞어준 후 DIEA 331 ㎕ (2mmol)을 넣고 2 시간 동안 교반하였다. 레진을 여과한 후, DMF 과 MC 로 레진을 3 회씩 세척하였다. 그런 다음 DMF, MC, 메탄올을 이용하여 순차적으로 레진을 3 회씩 세척했다. Fmoc 적정 결과 레진에 목적하는 아미노산이 도입된 것을 확인하였다.
상기에서 얻은 레진 2 g 이 들어있는 초자에 20％ 피페리딘/DMF 용액 50ml 을 넣은 후 30 분 동안 반응시켰다. DMF, MC, 그리고 메탄올로 3 회 세척한 후 카이저 테스트의 양성 결과로 Fmoc 이 떨어졌는지 확인하였다. 얻어진 레진 2 g 에 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 919.08mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), 그리고 HBTU 758.5 mg (2mmol)을 넣은 후 DMF 60ml 를 가하였다. 여기에 DIEA 662 ㎕ (4mmol)을 넣고 2 시간 동안 교반하였다. 반응 후 레진을 DMF, MC, 및 메탄올로 3 회 세척 후 카이저 테스트의 음성 결과로 반응 종결 여부를 확인하였다. 그런 다음 레진을 20％ 피페리딘/DMF 으로 30 분간 처리하여 Fmoc 을 제거하였다.
상기와 같은 방법으로 Fmoc-Cys(Trt)-OH 1171.4 mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), HBTU 758.5 mg (2mmol), 및 DIEA 662 ㎕ (4mmol)를 사용하여 시스테인을 결합시키고 세척했다. 이렇게 얻어진 레진을 위에서 기술한 바와 같이 20％ 피페리딘/DMF 으로 처리하여 Fmoc 을 제거, 세척하였으며 상기와 같은 방법으로 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 를 순차적으로 2 회 결합시킨 다음 20％ 피페리딘/DMF 으로 처리하여 Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-Cys(Trt)-Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다.
이어 고분자 지지체로부터 Tyr-Tyr-Cys-Tyr-Tyr 을 다음과 같이 회수하였다. 레진에 트리플루오로아세테이트(trifluoroacetate) : 아니솔(anisole) : (트리아이소프로필실란(triisopropylsilane) : 옥탄디티올(3,6-dioxa-1,8-octanedithiol) (93 : 3 : 2 : 2) 용액 70ml 을 넣고 1 시간 동안 반응시켜 측쇄의 보호기를 모두 제거함과 동시에 펩타이드를 레진으로부터 분리하였다. 레진을 걸러내고 여액을 모은 후 레진을 MC 와 메탄올로 세척하며 여액을 수집하였다. 수집한 용액을 감압 농축시키고 그 농축액에 차가운 디에틸에테르를 추가한 후 냉동실에 방치하여 침전량을 최대로 한 후, 거르고, 원심분리기를 이용하여 디에틸에테르로 4 번 세척하였고, 진공 상태에서 디에틸에테르를 제거하여 흰색 고체 형태의 건조된 펩타이드를 85％ 수율로 얻었다.
1-2 Tyr - Tyr - Ala - Cys - Ala - Tyr - Tyr ( YYACAYY ) 합성
실시예 1-1 에서 수득한 Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진 2 g 에 Fmoc-Ala-OH 622.68mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), 그리고 HBTU 758.5 mg (2mmol)을 넣은 후 DMF 60ml 로 녹였다. 여기에 DIEA 662 ㎕ (4mmol)을 넣고 2 시간 동안 교반하였다. 반응 후 레진을 DMF, MC, 및 메탄올로 3 회 세척 후 카이져 테스트의 음성 결과로 반응 종결 여부를 확인하였다. 그런 다음 레진을 20％ 피페리딘/DMF 으로 30 분간 처리하여 Fmoc 을 제거하였다.
상기와 같은 방법으로 Fmoc-Cys(Trt)-OH 1171.44 mg (2 mmol), HOBt 270.2 mg (2 mmol), HBTU 758.5 mg (2 mmol), 및 DIEA 662 ㎕ (4 mmol)를 사용하여 시스테인을 결합시키고 세척했다. 이렇게 얻어진 레진을 위에서 기술한바와 같이 20％ 피페리딘/DMF 으로 처리하여 Cys(Trt)-Ala-Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다.
이어 시스테인 다음에 알라닌과 타이로신 두 개를 순차적으로 결합시켜 Tyr(tBu)-Try(tBu)-Ala-Cys(Trt)-Ala-Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다. 여기에 실시예 1-1 의 방법으로 처리하여 고분자 지지체로부터 Tyr-Tyr-Ala-Cys-Ala-Tyr-Tyr 를 회수 처리하여 표제 펩타이드를 80％ 수율로 얻었다.
실시예 2 다양한 서열의 펩타이드를 이용한 다양한 조건에서 나노구조체의 형성
2-1 YYCYY 및 YYACAYY 펩타이드를 이용한 나노구조체 형성
2-1-1 슬라이드 유리 위에서의 나노구조체 형성
상기 실시예 1 에서 얻은 YYCYY 및 YYACAYY 서열의 펩타이드 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg 각각을 50mM 의 포스페이트 완충액 (Phosphated buffer, pH 7.4)또는 히피스 완충액 (HEPES buffer, pH 7.4) (4-(2-hydroxyethyl)- 1-piperazine ethane sulfonic acid, pH 7.4) 1ml 에 넣고 90℃에서 용해시켰다. 이 용액을 10 ㎕, 20 ㎕, 40 ㎕, 60 ㎕, 80 ㎕, 100 ㎕ 단위로 유리표면 위에 적하한 후 항습 분위기에서 25℃로 방치시켜, 물과 공기 계면상에서 나노구조체를 형성시켰다 (도 1 및 도 2 참조).
2-1-2 페트리디쉬 ( petridish ) 위에서의 나노구조체 형성
상기 서열의 각 펩타이드 40mg 을 50mM 의 포스페이트 완충액 (pH 7.4) 또는 히피스 완충액(HEPES buffer) (pH 7.4) 20ml 에 넣고 90℃에서 용해시켰다. 이후 상기 용액을 페트리디쉬에 용액을 부어 항습 분위기에서 25℃로 방치시켜 물과 대기사이에서 평탄면을 가지는 나노구조체를 페트리디쉬 전면에 형성시켰다 (도 1D 참조).
2-1-3 금속 이온이 첨가 된 펩타이드 나노구조체의 제조
상기 각 펩타이드에 각각 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg 에 1 당량의 염화철, 염화아연, 염화코발트, 질산화코발트, 코발트수화물, 수산화망간, 또는 수산화리튬을 첨가한 후, 50mM 의 포스페이트 완충액 (pH 7.4) 또는 히피스 완충액(HEPES buffer) (pH 7.4) 1ml 를 넣고 90℃에서 용해시켰다. 이어 각 용액을 10 ㎕, 20 ㎕, 40 ㎕, 60 ㎕, 80 ㎕, 100 ㎕ 단위로 유리표면 적하한 후 항습 분위기에서 25℃로 방치시킨 결과, 물과 대기 사이에서 나노구조체가 기존보다 2 배 이상 빠르게 형성 되었다.
상기 결과는 아연, 철, 코발트 등의 금속이온의 첨가에 의해 이들과 펩타이드와의 상호 작용으로 인해 나노구조체의 형성이 촉진될 수 있음을 나타낸다(결과는 나타내지 않음).
2-2 다양한 펩타이드 및 유도체를 이용한 나노구조체의 형성
표 1 의 다양한 서열의 펩타이드를 실시예 1 과 같은 방법으로 합성하였고, 이들 각 펩타이드를 최종 농도 1.1mM 로 50mM 의 HEPES (pH 7.4)에 용해하였다. 이어 80 ㎕의 각 용액에 대하여 실시예 2-1 에서와 같이 나노구조체 형성 과정을 조사하였다. 그 결과는 표 1 에 나타내었다. 하기 표 1 에 나타난 바와 같이 한 개 이상의 타이로신과 한 개 이상의 친핵체인 시스테인이 결합되었을 때 대면형 및 평탄면의 견고한 나노구조체가 잘 형성되는 것을 확인하였다. 또한 타이로신 유도체 (타이로신의 메타 위치에 하이드록실기가 하나 더 존재하는 도파)를 사용했을 경우, 표면에서 나노구조체가 형성됨을 확인하였다.
Figure 112016007329305-pct00022
표 1 에서 평탄면 형성은 실온에서 직경이 2mm 에 도달할 때까지의 시간을 측정하였으며, 매우 빠름: 1 분안에 형성, 빠름: 1 분 내지 30 분, 느림: 30 분 내지 60 분, 매우 느림: 60 분 이상을 나타낸다.
실시예 3 형성된 펩타이드 나노구조체의 특성 분석
3-1 원자힘현미경 ( AFM )을 이용한 나노구조체 표면 분석
상기 실시예 1 에서 얻은 펩타이드 YYACAYY 및 YYCYY 각각을 50 mM HEPES pH 7.2 완충액으로 2 mM 농도로 맞춰 용해시켰다. 이 용액을 소니케이션(20 분)과 열처리(80℃, 20 분)을 통하여 완전히 용해시켰다. 이 용액 100 ㎕를 유리표면 위에 적하하고 항습분위기에서 25℃에서 방치시킴으로써 계면상에 펩타이드 나노구조체 형성을 유도하였다. 표면을 깨끗이 처리한 운모(mica)를 펩타이드 나노구조체 위로 대어 전이시키고, 공기 중에 5 분 동안 건조하였다. 준비된 샘플은 AFM 으로 분석하였다 (도 8 내지 10 참조).
AFM 분석을 통하여 나노구조체의 자기조립현상을 구체적으로 관찰하여, 자기조립모양, 단층간의 관계 및 한 단층의 두께 혹은 높이를 알 수 있다.
도 8A 는 층층이 쌓여있는 펩타이드 나노구조체의 일부분을 셀로판 테입을 이용하여 부분 제거하여 생기는 단층 및 모양을 통해 단층간의 관계를 나타내고 있으며, 도 9 는 상기 도 8A 와 마찬가지로 셀로판 테입으로 나노구조체의 일부분을 부분적으로 제거하여 생기는 단면을 통해 나노구조체 한 장의 두께 혹은 높이를 측정한 것을 나타낸 것이다.
상기 AFM 분석결과 펩타이드 나노구조체는 자기조립 현상에서 기인한 전형적인 초분자 구조를 가지고 있음을 확인하였다. 구체적으로 YYCYY 분자 단량체의 높이에 준하는 약 1.4nm 의 얇은 층이 겹반복적으로 층층이 쌓여가며 계면상에 형성되어 있음을 확인하였다(도 8 내지 10 참조). 이와 같은 규칙적인 배열을 가진 얇은 층이 반복적으로 쌓임으로써 물이 공기와의 계면상에서 보이는 강한 표면장력을 이겨내고 이 나노구조체가 보이는 평평한 표면을 형성하게 된 원동력으로 예상된다.
3-2 형광염료 염색 통한 펩타이드 나노구조체 특성분석
3-2-1 나일레드 ( Nile Red ) 염색
소수성환경에 대하여 특이적으로 반응하는 나일레드를 이용하여 펩타이드 나노구조체를 염색하였다. 2 mg/ml (2.2mM) YYCYY, 0.2 mg/ml 나일레드를 5％ DMSO 를 포함한 50 mM 히피스 완충액 pH 7.2 로 녹여 준비하였다. 이 용액 100 ㎕를 유리표면 위에 드롭 형태로 떨어뜨리고 항습분위기에서 25℃에서 방치시킴으로써 공기/물 계면상에 펩타이드 나노구조체 형성을 유도하였다. 형성된 펩타이드 나노구조체를 표면을 깨끗이 처리한 유리표면으로 전이시킨 뒤 형광현미경으로 관찰하였다(도 3A 참조).
형광현미경으로 관찰하기 위해 사용하는 형광 발색 시약은 소수성기와 잘 결합하여 형광을 띠는 나일레드 형광 발색 시약을 사용하였다. 도 3A 에 나타난 바와 같이, 형성된 나노구조체가 소수성의 성질을 가지는 한 개 이상의 타이로신을 포함하는 펩타이드임을 확인할 수가 있었다.
3-2-2 티오플레빈티 ( Thoiflavin -T, ThT ) 염색
일반적으로 펩타이드 나노구조체 사이에 삽입됨으로써 형광을 나타내는 티오플레빈티 (Thioflavin T, ThT)를 이용하여 형광분석을 실시하였다. 50 mM 히피스 완충액 pH 7.2 에 용해된 1 mg/ml YYCYY 를 50 μM ThT 와 반응시켰다. 이 용액 100 ㎕를 유리표면 위에 드롭 형태로 떨어뜨리고 항습분위기에서 25℃에서 방치시킴으로써 계면상에 펩타이드 나노구조체 형성을 유도하였다. 형성된 펩타이드 나노구조체를 표면을 깨끗이 처리한 유리표면으로 전이시킨 뒤 형광현미경으로 관찰하였다(도 3 참조).
도 3B 및 C 에 나타난 바와 같이, 나노구조체가 형성된 한 개 이상의 타이로신을 포함하는 펩타이드임을 확인할 수가 있었다.
실시예 4 형성된 펩타이드 나노구조체의 자기 결점보완 특성 분석
상기 실시예 2 에서 형성된 펩타이드 나노구조체에 뾰족한 핀셋을 이용하여 표면상에 결점을 만들고 분자간 자기조립에 의한 자기 결점보완 특성을 분석하였다. 제조된 펩타이드 나노구조체는 외부 자극에 의한 손상에 대하여 능동적으로 반응하여 곧바로 결점을 치유하는 능력을 가지고 있음을 확인하였다(도 18B 참조). 이는 자기복구 시스템으로 나노구조체에 일부 손상이 발생 시 즉시 자가 복구가 가능한 것을 의미한다.
따라서 이는 스크레치 방지 나노구조체에 적합할 것이며, 또한 매우 중요한 기능을 가지는 특정 분자를 본 발명에 따른 나노구조체로 감싸게 될 경우 약물을 잘 보관함으로써 특정 약물의 보관 및 전달 시스템 분야에서도 응용이 가능하다는 것을 나타낸다.
실시예 5 형성된 펩타이드 나노구조체의 2 차 기판 위로의 전이
계면상에 형성된 펩타이드 나노구조체의 높은 응용성을 위하여 다양한 기판 위로의 전이 기술이 필요하다. 본 발명자들은 실시예 2 에서 얻은 펩타이드 나노구조체를 깨끗이 표면을 처리한 2 차 기판을 펩타이드 나노구조체 위쪽으로 찍어 옮기는 방법 외에, 보다 안정적인 나노구조체 전이를 위하여 펩타이드 용액 안쪽으로 미리 2 차 기판을 위치시키고 공기 상에 노출시켜 용액 전체 부피가 줄어듬에 따라 자연스럽게 나노구조체가 2 차 기판 위로 전이되는 기술을 확보하였다 (도 1 및 도 19 참조).
이는 새로운 담금 도포 방식으로서 기존에 많이 사용하는 그라비아 코팅, 메이어바 코팅, 또는 스핀 코팅을 대체 할 수가 있다. 다시 말해 특정 장비가 없이 기재에 나노구조체를 도포 할 수 있음을 의미한다. 이러한 방식을 통해 고가의 코팅 장비의 사용 및 복잡한 코팅 공정상의 문제를 해결할 수가 있다.
실시예 6 YACAYY 펩타이드 및 폴리피롤에 의해 제조된 전도성 고분자 필름
피롤 (또는 아닐린, 티오펜 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜)과 YYACAYY 펩타이드 (2 mM)를 1:1 몰비로 1ml 의 50mM HEPES 에서 혼합한 후에 이중 100 ㎕를 사용하여 실시예 2 에서와 같이 나노구조체를 형성한 결과 10 분후에 평탄면이 형성되었다. 즉 용액과 공기의 계면에서 이차원 나노구조가 형성되었다. 이어 상기 공기와 용액의 계면에 형성된 피롤 함유 하이브리드 평탄면에 산화제로서 과산화황산암모늄 또는 염화철 (III) (모노머 대비 2 몰 당량)을 사용하여 펩타이드 이차원구조 사이에 갇혀 있는 피롤, 아닐린, 티오펜, 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜 단분자를 이차원구조의 전도성 고분자로 중합하였다. 그 결과 잘 정렬된 결정 구조가 형성되었다 (도 20 참조). AFM 분석결과 두께는 5nm 이며, 고배율 TEM 분석결과 a = 0.445 nm 의 육각형 구조를 갖는 결정인 것으로 확인되었다 (도 20 C, D). 이러한 결과는 상기와 같은 규칙적인 배열로 인해 고분자 필름의 금속성이 증가될 수 있음을 나타낸다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
<110> Seoul National University R&DB Foundation <120> Peptide nanostructure and a production method therefor <130> IP20130325KR <150> KR 2011-0105572 <151> 2011-10-14 <160> 24 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 1 Tyr Tyr Cys Tyr Tyr 1 5 <210> 2 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 2 Tyr Tyr Tyr Cys Tyr Tyr Tyr 1 5 <210> 3 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 3 Tyr Tyr Ala Cys Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 4 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 4 Tyr Tyr Ala Ala Cys Ala Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 5 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 5 Tyr Tyr Gly Cys Gly Tyr Tyr 1 5 <210> 6 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 6 Tyr Phe Cys Phe Tyr 1 5 <210> 7 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 7 Phe Tyr Cys Tyr Phe 1 5 <210> 8 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 8 Phe Phe Cys Phe Phe 1 5 <210> 9 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 9 Tyr Cys Tyr 1 <210> 10 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 10 Cys Tyr Tyr 1 <210> 11 <211> 2 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 11 Tyr Tyr 111 <210> 12 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 12 Tyr Tyr Tyr 1 <210> 13 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 13 Tyr Tyr Tyr Tyr 1 <210> 14 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 14 Tyr Tyr Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 15 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 15 Cys Tyr Tyr Cys Tyr Tyr Cys 1 5 <210> 16 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 16 Tyr Tyr Ala Lys Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 17 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 17 Tyr Tyr Ala Glu Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 18 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 18 Tyr Tyr His Tyr Tyr 1 5 <210> 19 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 19 Tyr Tyr Ala His Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 20 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 20 Tyr Lys Cys Lys Tyr Tyr 1 5 <210> 21 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 21 Tyr Tyr Glu Cys Glu Tyr Tyr 1 5 <210> 22 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 22 Tyr Tyr Asp Cys Asp Tyr Tyr 1 5 <210> 23 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 23 Tyr Tyr Ala Pro Ala Tyr Tyr 1 5 <210> 24 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide forming nanostructure <400> 24 Tyr Tyr Pro Tyr Tyr 1 5

Claims (32)

  1. 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 자기 조립 나노구조체:
    [화학식 1]
    X1a-Yn-X2b
    상기 식에서
    X1 및 X2 는 각각 독립적으로, D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연의 알라닌, 페닐알라닌, 트립토판 또는 타이로신이고, a 및 b는 서로 동일한 1 내지 5의 정수이고, X1 및 X2 는 서로 서열이 동일하거나 또는 상기 Y를 중심으로 좌우 대칭이고,
    Y 는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연의 시스테인, 호모시스테인, 페니실라민, 샐레노시스테인, 히스티딘, 라이신, 오르니틴, 아스파르트산, 글루탐산, 아스파라진 또는 글루타민이고, 상기 n은 1임.
  2. 삭제
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  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 조립 나노구조체는 산화반응으로 중합가능한 단량체인 피롤, 아닐린, 티오펜 또는 3.4-에틸렌디옥시티오펜을 추가로 포함하는 것인, 자기 조립 나노구조체.
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  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1 의 화합물은 YYCYY (서열번호 1), YYYCYYY (서열번호 2), YYACAYY (서열번호 3), YYAACAAYY (서열번호 4), YFCFY (서열번호 6), FYCYF (서열번호 7), FFCFF (서열번호 8), YYAKAYY (서열번호 16), YYAEAYY (서열번호 17), YYY (서열번호 12), YYYY (서열번호 13), YYAHAYY (서열번호 19), YYHYY (서열번호 18), YYAPAYY (서열번호 23), YYPYY (서열번호 24) 및 그 유도체로 구성되는 군의 서열로부터 선택되는 것인 자기조립 나노 구조체.
  20. 제 1 항에 따른 화학식 1 의 화합물을 액체-기체 계면 또는 액체-액체의 벌크상에서 적어도 0.2mM 농도로, 산화성 분위기에서, 상기 화학식 1 의 화합물의 등전점을 포함하는 pH 에서 산화반응으로 중합가능한 단량체인 피롤, 아닐린, 티오펜 또는 3.4-에틸렌디옥시티오펜과 반응시키는 단계를 포함하는 화학식 1의 화합물을 이용한 전도성 고분자 필름의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 자기 조립 나노구조체는 필름 또는 나노파이버 구조로, 상기 필름은 액체-기체 계면에서 형성되고, 상기 나노파이버 구조는 액체 또는 액체-액체의 벌크상에서 형성되는 것인, 전도성 고분자 필름의 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 화학식 1 의 화합물에 금속 이온을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 전도성 고분자 필름의 제조 방법.
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