KR20100060645A

KR20100060645A - 고체상 자기조립을 이용한 펩타이드 나노구조체의 제조방법

Info

Publication number: KR20100060645A
Application number: KR1020080119327A
Authority: KR
Inventors: 박찬범; 유정기
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-07
Also published as: KR101093200B1

Abstract

본 발명은 고체상 자기조립을 이용한 펩타이드 나노구조체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기판상에 비정질 펩타이드 박막을 대면적 또는 선택적으로 형성시킨 다음, 상기 형성된 비정질 펩타이드 박막을 열적, 화학적 및/또는 물리학적으로 처리함으로써 균일하게 정렬된 단분산 형태의 펩타이드 나노구조체를 대면적 또는 선택적으로 고체상에서 자기조립시키는 펩타이드 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체의 제조방법은 고체상에서 생체분자의 자기조립 공정을 이용하므로 다양한 화학적 특성을 지니는 동시에 생체 및 친환경적이고, 나노구조의 제어가 용이할 뿐만 아니라, 펩타이드 나노구조체를 액상에서 제조시에 사용되는 추가적인 화학물질과 공정의 도입이 필요없어 생산공정상의 단가상승과 자기조립거동 변화 등의 문제점을 해결할 수 있는 바, 다양한 나노소재의 합성 등에 매우 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다.

펩타이드, 다이페닐알라닌, 자기조립, 고체상, 나노구조체, 나노소재

Description

고체상 자기조립을 이용한 펩타이드 나노구조체의 제조방법{Method for Preparing Peptide Nanostructures Using Solid Phase Self―Assembly}

본 발명은 고체상 자기조립을 이용한 펩타이드 나노구조체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고체상 자기조립을 이용하여 균일하게 정렬된 단분산 형태의 펩타이드 나노구조체를 대면적 또는 선택적으로 자기조립시키는 펩타이드 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다.

자기조립(self-assembly)은 나노기술의 원천기술로서, 분자들 간에 서로 밀치거나 당기는 힘을 인위적으로 조작하여 재현 가능한 나노구조를 자발적으로 형성하도록 한 것이며, 이러한 자기조립기술은 질병진단에 응용되는 바이오칩, 나노튜브를 비롯한 전자재료 및 신소재분야, 고집적 반도체의 제조에 필요한 나노구조체 제조 등에서 기술적으로 융합되어 발전될 가능성이 높은 분야이다.

특히, 생체분자의 일종인 펩타이드의 자기조립을 통한 나노소재의 합성은 치매 등 각종 퇴행성 신경질환 등과의 연관성 때문에 현재까지 주로 의학적인 측면에 연구가 진행되어 왔으나, 최근 들어 이들 이용한 새로운 나노소재의 개발이 많은 관심을 받고 있다(M. R. Ghadiri et al., Nature, 366:324-327, 1993; J. D. Hartgerink et al., Science, 294:1684-1688, 2001; M. Reches and E. Gazit, Science, 300:625-627, 2003; I. Hamley, Angew. Chem. Int. Ed., 46:8128-8147, 2007).

펩타이드 기반의 자기조립형 물질들은 특정분자에 대한 뛰어난 인지능력(molecular recognition), 다양한 화학적 특성(functional flexibility)을 지니는 동시에, 생체 및 환경 친화적이라는 장점을 가진다 (X Gao and H. Matsui, Adv. Mater., 17:2037-2050, 2005). 따라서, 펩타이드 기반의 자기조립형 나노소재는 기존의 유기 합성물질 기반 나노소재에 비하여 다양한 분야, 특히 나노바이오 기술분야에 응용이 기대된다.

그러나, 현재까지 개발된 대부분의 펩타이드 기반 자기조립형 나노소재들은 액상에서의 자기조립을 이용한 방식으로 제조하기 때문에 생성되는 펩타이드 나노구조의 제어가 어렵다는 단점이 있다. 예를 들어, 자기조립으로 펩타이드 나노구조체를 제조하기 위해서는 핵생성(nucleation) 단계와 성장(growth) 단계를 분리시키는 것이 필요하나, 액상에서의 자기조립시에는 상기 두 단계의 분리가 어려워 단분산(monodisperse) 형태의 펩타이드 나노구조체를 얻기가 매우 어렵다.

또한, 일반적으로 액상에서 제조된 나노구조체들은 반데르발스 상호작용(van der waals interaction), 소수성 상호작용(hydrophobic interaction) 등을 통해 쉽게 응집되어, 나노크기의 구조를 쉽게 잃어버린다는 단점이 있다(N. Hendler et al., Adv. Mater, 19:1485-1488, 2007).

한편, 펩타이드 나노구조체를 다양한 분야에 활용하기 위해서는 나노구조체를 원하는 영역에 위치시키거나 원하는 영역에서만 성장시킬 수 있는 기술이 필수적이다. 이러한 측면에서 펩타이드와 대상영역을 서로 강한 특이적 결합반응을 나타내는 항원과 항체로 개질시키는 방법(H. Matsui et al., Nano Lett., 1:461-464, 2001; N. Nuraje et al., J. Am. Chem. Soc., 126:8088-8089, 2004), 대상영역을 친수성 또는 소수성으로 개질시키는 방법(N. Hendler et al., Adv. Mater, 19:1485-1488, 2007) 등이 제시되었으나, 이러한 방식에 첨가되는 화학물질의 사용 및 공정의 도입은 나노물질 생산 공정상의 단가상승, 펩타이드의 화학적 개질로 인한 자기조립 거동변화 등의 문제를 유발시킬 수 있다.

따라서, 최근에는 휘발성이 강한 용매를 사용하여 펩타이드 용액을 고체 기판상에서 환경제어 없이 건조시킴으로서, 매우 간편하게 고체상태의 펩타이드 나노구조체를 제조하는 동시에, 전술된 액상 펩타이드 나노구조체 제조방법의 문제점 중 일부를 해결할 수 있는 방법이 보고되었으나(M. Reches and E. Gazit, Nat. Nanotechnol., 1:195-200, 2006), 이 방법 역시 외부 환경조건에 매우 민감하여 대면적에 균일한 펩타이드 나노구조체를 형성시키는데 어려움이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 개선하고자 예의 노력한 결과, 휘발성 유기용매를 이용하여 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시킨 펩타이드 용액을 대면적 또는 선택적으로 기판상에 도포시켜 비정질 펩타이드 박막을 형성한 다음, 상기 형성된 비정질 펩타이드 박막의 주변환경을 펩타이드 나노구조체 가 성장하도록 열적, 화학적 및/또는 물리학적으로 처리한 결과, 균일하게 정렬된 단분산 형태의 펩타이드 나노구조체를 대면적 또는 선택적으로 자기조립시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 균일하게 정렬된 단분산 형태의 펩타이드 나노구조체를 대면적 또는 선택적으로 자기조립시키는 펩타이드 나노구조체의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 휘발성 유기용매에 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시킨 다음, 기판에 도포하여 비정질 펩타이드 박막을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 비정질 펩타이드 박막을 열처리 방식, 화학적처리 방식, 물리학적처리 방식 및 이들의 혼합처리 방식으로 구성된 군에서 선택되는 방식으로 처리하여 상기 펩타이드의 자기조립을 통해 펩타이드 나노구조체로 성장되도록 하는 단계를 제공한다.

본 발명은 또한, (a) 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올에 다이페닐알라닌을 용해시킨 다음, 기판에 도포하여 비정질 다이페닐알라닌 박막을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 비정질 다이페닐알라닌 박막을 100℃에서 아닐린 증기로 처리하여 상기 다이페닐알라닌의 자기조립을 통해 대면적 영역에서 다이페닐알라닌 나노구조체로 성장되도록 하는 단계를 포함하는 다이페닐알라닌 나노구조체의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 또한, (a) 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올에 다이페닐알라 닌을 용해시킨 다음, 마이크로 컨택프린팅(microcontact printing) 방식 또는 용매 보조 마이크로몰딩(solvent assisted micro molding) 방식을 이용하여 선택적으로 기판에 도포하여 비정질 다이페닐알라닌 박막을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 비정질 다이페닐알라닌 박막을 100℃에서 아닐린 증기로 처리하여 상기 다이페닐알라닌의 자기조립을 통해 선택적 영역에서 다이페닐알라닌 나노구조체로 성장되도록 하는 단계를 포함하는 다이페닐알라닌 나노구조체의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 (a) 휘발성 유기용매에 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시킨 다음, 기판에 도포하여 비정질 펩타이드 박막을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 비정질 펩타이드 박막을 열처리 방식, 화학적처리 방식, 물리학적처리 방식 및 이들의 혼합처리 방식으로 구성된 군에서 선택되는 처리방식에 의해 비정질 펩타이드 박막으로부터 펩타이드를 자기조립시켜 펩타이드 나노구조체를 성장시키는 단계를 포함하는 펩타이드 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체의 제조방법은 휘발성 유기용매를 이용하여 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시킨 펩타이드 용액을 기판상에 도포시켜 비정질 펩타이드 박막을 형성한 다음, 상기 비정질 펩타이드 박막의 주변환경을 펩타이드 나노구조체가 성장하도록 열적, 화학적 및/또는 물리학적으로 제어시킴으로써 다양한 화학적 특성을 지니는 동시에 생체 및 친환경적이고, 나노구조의 제어가 용이할 뿐만 아니라, 펩타이드 나노구조체를 액상에서 제조시에 사용되는 추가적인 화학물질 및 공정의 도입이 없다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 비정질 펩타이드 박막의 제조는 휘발성 유기용매에 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시켜 기판상에 도포하고, 수증기를 포함하는 어떤 종류의 화합물 증기도 존재하지 않은 조건 또는 극미량의 화합물 증기만이 존재하는 조건하에서 휘발성 유기용매를 증발시켜 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 기판은 결정질 또는 비정질의 금속, 세라믹, 유기분자 등의 통상적인 기판을 사용할 수 있고, 결정방향과는 무관한 모든 고체를 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 펩타이드는 1차원 나노구조체를 형성할 수 있는 다이페닐 알라닌(diphenylalanine) 등과 같은 소수성의 디펩타이드(hydrophobic dipeptide) 또는 그의 화학적 유도체(chemical derivative)로, 하기 표 1에 나타난 화합물 또는 (pentafluro-phenylalanine)-(pentafluro-phenylalanie) dipeptide, (iodo-phenylalanine)-(iodo-phenylalanine) dipeptide, (4-phenyl phenylalanine)-(4-phenyl phenylalanine) dipeptide, (p-nitro-phenylalanine)-(p-nitro-phenylalanine) dipeptide, phenylalanine-phenylalanine dipeptide, fluorenylmethoxycarbonyl(FMOC)- phenylalanine-phenylalanine dipeptide, phenylalanine-phenylalanine-cystein tripeptide 등을 예시할 수 있으나, 이에 국한되지 않고 자기조립을 유발시킬 수 있는 펩타이드는 모두 사용가능하다.

[표 1]

화학식	X (목록중 택일)	Y (목록중 택일)
NH₂-X-Y-COOH	Alanine(Ala) Valine(Val) Isoleucine(Ile) Leucine(Leu) Phenylalanine(Phe) Tryptophan(Trp)	Alanine(Ala) Valine(Val) Isoleucine(Ile) Leucine(Leu) Phenylalanine(Phe) Tryptophan(Trp)
NH₂-X-Y-NH₂	Phenylalanine(Phe)	Phenylalanine(Phe)
FMOC-X-Y-COOH	Glycine(Gly) Alanine(Ala) Leucine(Leu) Phenylalanine(Phe) Lysine(Lys)	Glycine(Gly) Alanine(Ala) Leucine(Leu) Phenylalanine(Phe) Lysine(Lys)

본 발명에 따른 펩타이드는 분자량과 크기가 작고, 분자간 상호작용의 세기가 크기 때문에 펩타이드 등과 같은 생체분자의 자기조립은 고온에서 수일 동안 진행되는 화학적 자기조립시스템과 달리 빠른 시간에 이루어질 수 있고, 자기조립에 의해 제조된 1차원적 나노구조체는 복잡한 기능성을 가지면서도 고도의 질서를 갖 춘 복합구조(hierarchical structure)를 이룰 수 있다.

본 발명에 있어서, 휘발성 유기용매는 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시킬 수 있는 것으로, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol), 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid), 벤젠, 톨루엔 등과 같이 펩타이드를 단량체 형태로 완전히 용해시킬 수 있는 동시에 휘발성이 강한 용매를 모두 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 펩타이드의 사용량은 휘발성 유기용매 100중량부에 대하여, 0.05중량부 내지 20중량부인 것이 바람직하다. 상기 펩타이드의 첨가량이 휘발성 유기용매 100중량부에 대하여, 0.05중량부 미만인 경우에는 비정질 박막형태를 유지하기 어렵고, 20중량부를 초과할 경우에는 펩타이드를 단량체 형태로 완전히 용해시킬 수 없다.

본 발명에 있어서, 휘발성 유기용매에 용해된 펩타이드를 기판상에 도포시키는 방법은 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 스프레이코팅(spray coating) 등과 같이 통상적인 막 또는 필름을 제조시 사용되는 방법으로 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 펩타이드 박막의 두께는 휘발성 유기용매에 용해되는 펩타이드의 첨가량 조절 방법과 스핀코팅시 분당회전속도(rpm) 조절 방법을 통해서 조절할 수 있다. 예를 들어, 스프레이코팅이나 딥코팅 등을 이용하여 펩타이드 용액을 도포시킬 경우에는 기판 상에 서로 다른 농도의 펩타이드 용액을 일정양으로 분사시킨 다음, 건조시켜 박막의 두께를 조절할 수 있고, 스핀코팅을 이용하는 경 우에는 펩타이드 용액을 기판상에 분사한 후에 스핀코터(spin-coater)의 분당회전속도를 조절하여 펩타이드 박막의 두께를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 선택적 영역에서의 펩타이드 나노구조체 제조방법은 비정질 고체상 펩타이드 박막 형성과정과 소프트 리소그라피(soft lithography)를 접목시켜 선택적 영역에만 비정질 펩타이드 박막을 형성(패터닝)할 수 있다. 상기 소프트 리소그라피(soft lithography)는 폴리디메틸실록산 스템프(PDMS stamp)를 이용하여 기판위에 자기조립을 유발하는 펩타이드가 용해된 펩타이드 용액을 전사한 다음, 건조시키는 마이크로 컨택프린팅(microcontact printing) 방식과, 모세관력을 이용하여 펩타이드 용액을 미세채널에 채운 다음, 건조시키는 용매 보조 마이크로몰딩(solvent assisted micro-molding, SAMIM)방식을 사용할 수 있다.

이러한, 소프트 리소그라피를 통한 비정질상 펩타이드 박막은 선택적 영역에서만 펩타이드 나노구조체 성장을 가능케함으로써, 종래 기술이 가지고 있던 문제점인 추가적인 화학물질의 사용이나, 공정의 도입 없이 선택적 영역에 펩타이드 나노구조체를 위치시킬 수 있다.

전술된 바와 같은 방법으로 대면적 또는 선택적 영역에 형성된 비정질 펩타이드 박막은 열적처리 방식, 화학적처리 방식, 물리적처리 방식 또는 이들의 복합적처리 방식을 통하여 비정질 펩타이드 박막으로부터의 펩타이드 나노구조체의 성장을 유도시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 비정질 펩타이드 박막의 열처리 방식은 펩타이드 종류에 따라 펩타이드가 열분해 되지 않은 온도 범위내에서 비정질 펩타이드 박막을 처리 하는 것으로, 바람직하게는 50℃~200℃에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 50℃ 미만의 온도로 비정질 펩타이드 박막을 처리할 경우, 상전이가 일어나지 않아 나노구조가 생성되지 않는다는 문제가 발생하고, 200℃를 초과한 온도로 비정질 펩타이드 박막을 처리할 경우에는 펩타이드 박막이 기판으로부터 쉽게 떨어져나간다는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명에 있어서, 비정질 펩타이드 박막의 화학적처리 방식은 화합물 증기를 비정질 펩타이드 박막에 접촉시키는 것으로, 상기 화합물은 물, 아닐린, 벤젠, 톨루엔, 자일렌(xylene), 톨루이딘(toluidine), 크레졸(cresol), 이황화탄소, 에탄올, 프로판올, 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide), N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethyl formamide), 이들 화합물의 화학적 유도체 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다.

본 발명에 있어서, 비정질 펩타이드 박막의 물리학적처리 방식은 전기장, 자기장, 전자기장 등과 같은 포스필드(force field)을 이용하여 비정질 펩타이드 박막에 가하여 펩타이드 비정질 펩타이드 박막으로부터 펩타이드의 자기조립을 유도시켜 펩타이드 나노구조체를 성장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 펩타이드 나노구조체의 배열 및 배향을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체는 전술된 바와 같이 비정질 펩타이드 박막의 자기조립 환경을 열적, 화학적 및/또는 물리학적으로 처리하여 다양한 형태의 나노구조체를 형성할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시에는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1: 대면적에서의 펩타이드 나노구조체의 제조

1-1: 비정질 펩타이드 박막 형성

다이페닐알라닌 1mg, 2mg, 5mg, 7.5mg, 10mg, 15mg, 50mg을 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 1ml에 용해시켜 펩타이드 파우더에 포함되어 있을 수 있는 사전 생성된 나노구조체를 펩타이드 단량체 형태로 완전히 용해시켰다. 이렇게 용해된 펩타이드 용액 10㎕를 무수조건(anhydrous condition)하에 10mm×10mm 크기의 실리콘웨이퍼 기판상에 25℃로 건조시켜 비정질 펩타이드 박막을 수득하였다. 상기 수득된 비정질 펩타이드 박막의 결정구조를 확인하기 위하여 주사전자현미경(Hitachi S-4800) 및 엑스선 회절(Rigaku D/MAX-IIIC)을 사용하여 측정하였다.

그 결과, 도 2a에 나타난 바와 같이, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 1ml에 다이페닐알라닌 50mg을 용해시켜 수득된 비정질 펩타이드 박막이 어떠한 결정구조도 지니지 않는 비정질 형태의 박막임을 확인할 수 있었고, 도 2b에 나타난 바와 같이, 생성된 박막의 두께는 박막 형성에 사용되는 펩타이드 용액의 농도를 조절함으로서 용이하게 제조할 수 있음을 알 수 있었다.

1-2: 자기조립 환경제어를 이용한 펩타이드 나노구조체 제조

실시예 1-1에서 수득된 비정질 펩타이드 박막을 사용하여 후술되는 화학적 처리 방식, 열처리 방식, 물리적처리 방식 및 이들의 복합처리 방식을 통해 펩타이드 나노구조체를 제조하였다.

1-2-1: 화학적처리 방식을 통한 펩타이드 나노구조체 제조

온도에 의한 영향을 배제하기 위해 온도는 25℃를 유지한 상태에서 물(water), 아닐린(aniline), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide)를 증기형태로 실시예 1-1에서 수득된 비정질 펩타이드 박막에 접촉시켜 펩타이드 나노구조체를 제조하였다. 상기 제조된 펩타이드 나노구조체를 주사전자현미경(Hitachi S-4800)을 통하여 측정하였다.

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 화학적처리 방식을 통하여 다양한 형태의 펩타이드 나노구조체가 형성됨을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 화합물의 증기 중에 수증기를 펩타이드 박막에 처리한 시간에 따른 펩타이드 박막의 변화를 측정한 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 초기단계에 무수 펩타이드 박막이 주변으로부터 수분을 흡수하여 박막표면에 펩타이드 나노구조체에 대한 핵(nuclei)이 단분산 형태로 균일하게 생성됨을 확인할 수 있었으며, 그 이후에는 균일하게 생성된 핵으로부터 펩타이드 나노구조체가 성장됨을 확인할 수 있었다.

1-2-2: 열처리 방식을 통한 펩타이드 나노구조체 제조

실시예 1-1에서 수득된 비정질 펩타이드 박막을 화합물의 증기공급 없이, 25℃, 50℃, 100℃ 또는 150℃로 12시간 동안 열처리하여 펩타이드 나노구조체를 제조하였다. 상기 제조된 펩타이드 나노구조체를 주사전자현미경(Hitachi S-4800), 시차주사열량계법(NETZSCH DSC 204 F1) 및 엑스선 회절(Rigaku D/MAX-IIIC)을 이용하여 분석하였다.

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 열처리를 통해 생성된 펩타이드 나노구조체는 실시예 1-2-1에서 제조된 화학적처리 방식을 이용한 펩타이드 나노구조체와는 달리 구부러진 형태로 불균일하게 생성됨을 확인할 수 있었고, 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 비정질상 펩타이드 박막이 130℃ 인접온도에서 비정질상(amorphous phase)에서 전혀 새로운 형태의 결정상(crystalline phase)으로 상전이(phase transition) 거동을 보임을 알 수 있는 바, 이를 통해 새로운 형태의 펩타이드 나노구조체가 제조됨을 확인할 수 있었다.

1-2-3: 물리적처리 방식을 통한 펩타이드 나노구조체 제조

실시예 1-1에서 수득된 비정질 펩타이드 박막을 통상 가정에서 사용하는 전자레인지를 이용하여 전자기파의 일종인 마이크로파에 5분간 노출시켜 펩타이드 나노구조체를 제조하였고, 상기 제조된 펩타이드 나노구조체를 주사전자현미경 (Hitachi S-4800)을 이용하여 분석하였다.

그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, 마이크로파에 단시간 노출시키는 것만으 로도, 펩타이드 나노구조체가 생성됨을 확인할 수 있었다.

1-2-4: 열 및 화학적처리 방식을 통한 펩타이드 나노구조체 제조

실시예 1-1에서 수득된 비정질 펩타이드 박막을 아닐린 증기와 접촉시키는 동시에 50℃, 100℃ 및 150℃ 온도로 12시간 동안 각각 열처리하여 펩타이드 나노구조체를 제조하였다. 상기 제조된 펩타이드 나노구조체를 주사전자현미경(Hitachi S-4800)을 이용하여 분석하였다.

그 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, 100℃ 이상의 고온에서는 나노선 형태의 펩타이드 나노구조체가 생성됨을 확인할 수 있었고, 특히, 100℃에서 아닐린 증기로 처리한 펩타이드 박막의 경우에는 종횡비(aspect ratio)가 50~100 이상으로 매우 크고, 단분산 형태의 펩타이드 나노선이 대면적에 걸쳐서 균일하게 기판에 수직하게 배열된 형태로 생성됨을 확인할 수 있었다.

실시예 2: 선택적 영역에서의 펩타이드 나노구조체의 제조

너비 50㎛, 높이 10㎛의 선형 패턴을 지니는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 마스터를 기판위에 컨포말컨택트(conformal contact)하여 미소유체 채널을 형성시키고, 헥사플루오로-2-프로판올 1ml에 다이페닐알라닌 50mg을 용해시켜 제조된 다이페닐알라닌 용액을 채널 입구에 분사하여 모세관 현상에 의해 펩타이드 용액이 미소채널에 채운 다음, 무수조건하에 헥사플루오로-2-프로판올을 증발시켰다. 상기 헥사플루오로-2-프로판올의 증발이 완료되면, 폴리디메 틸실록산 마스터를 기판으로부터 제거시켜 기판상에 폴리디메틸실록산 마스터 패턴과 동일한 형태의 비정질 펩타이드 박막을 제조하였다(도 10a). 이렇게 제조된 비정질 펩타이드 박막을 100℃에서 아닐린 증기로 12시간 접촉시켜 선택적 영역에서의 펩타이드 나노구조체를 제조하였다. 상기 제조된 선택적 영역에서의 펩타이드 나노구조체를 주사전자현미경(Hitachi S-4800)을 이용하여 분석하였다.

그 결과, 도 10b에서 나타난 바와 같이, 매우 큰 종회비를 가지는 펩타이드 나노선이 선택적 영역에서만 균일하게 수직 성장하였음을 확인할 수 있었다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체의 제조방법의 모식도이다.

도 2는 본 발명에 따른 비정질 펩타이드 박막의 주사전자현미경 및 엑스선 회절 그래프로, (a)는 비정질 펩타이드 박막의 측면사진이고, (b)는 펩타이드 용액에 대한 비정질 펩타이드의 두께를 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 화학적처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노구조체의 주사전자현미경 사진으로, (a)는 수증기를 사용한 것이고, (b)는 아닐린 증기를 사용한 것이며, (c)는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)를 사용한 것이고, (d)는 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethyl formamide)를 사용한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 화학적처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노구조체의 생성 메카니즘을 나타낸 모식도 및 주사전자현미경 사진이다.

도 5는 본 발명에 따른 열처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노구조체의 주사전자현미경 사진이다.

도 6은 본 발명에 따른 열처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노구조체의 시차주사열량계법을 측정한 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 열처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노구조체의 엑스선 회절을 측정한 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 물리적처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노구조체의 주사전자현미경 사진이다.

도 9는 본 발명에 따른 열 및 화학적처리 방식을 통해 제조된 펩타이드 나노 구조체의 주사전자현미경 사진이다.

도 10은 본 발명에 따른 열 및 화학적처리 방식을 통해 선택적 영역에서만 제조된 펩타이드 나노구조체의 모식도(a) 및 주사전자현미경 사진(b)이다.

Claims

다음 단계를 포함하는 펩타이드 나노구조체의 제조방법:

(a) 휘발성 유기용매에 자기조립을 유발하는 펩타이드를 용해시킨 다음, 기판에 도포하여 비정질 펩타이드 박막을 형성시키는 단계; 및

(b) 상기 비정질 펩타이드 박막을 열처리 방식, 화학적처리 방식, 물리학적처리 방식 및 이들의 혼합처리 방식으로 구성된 군에서 선택되는 방식으로 처리하여 상기 펩타이드의 자기조립을 통해 펩타이드 나노구조체로 성장되도록 하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 휘발성 유기용매는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, HFIP), 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 펩타이드는 소수성 디펩타이드 또는 그의 유도체인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판은 결정질 또는 비정질의 금속, 세라믹 및 유기분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 펩타이드는 휘발성 유기용매 100중량부에 대하여, 0.05중량부 ~ 20중량부로 첨가하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 선택적 영역에 비정질 펩타이드 박막을 형성하기 위해 소프트 리소그라피(soft lithography) 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 소프트 리소그라피(soft lithography) 단계는 마이크로 컨택프린팅(microcontact printing)방식 또는 용매 보조 마이크로몰딩(solvent assisted micro molding, SAMIM)방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 열처리 방식은 비정질 펩타이드 박막을 펩타이드의 열분해온도 이하의 온도로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 열처리 방식은 50℃~200℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 화학적 처리방법은 화합물 증기를 비정질 펩타이드 박막에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 화합물은 물, 아닐린, 벤젠, 톨루엔, 자일렌(xylene), 톨루이딘(toluidine), 크레졸(cresol), 이황화탄소, 에탄올, 프로판올, 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide), N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethyl formamide), 이들의 화학적 유도체 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 물리적처리 방식은 전기장, 자기장 및 전자기장으로 구성된 군에서 선택되는 것을 이용하여 비정질 펩타이드 박막에 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
다음 단계를 포함하는 다이페닐알라닌 나노구조체의 제조방법:

(a) 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올에 다이페닐알라닌을 용해시킨 다음, 기판에 도포하여 비정질 다이페닐알라닌 박막을 형성시키는 단계; 및

(b) 상기 비정질 다이페닐알라닌 박막을 100℃에서 아닐린 증기로 처리하여 상기 다이페닐알라닌의 자기조립을 통해 대면적 영역에서 다이페닐알라닌 나노구조체로 성장되도록 하는 단계.
제13항에 있어서, 상기 기판은 결정질 또는 비정질의 금속, 세라믹 및 유기분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 다이페닐알라닌는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 100중량부에 대하여, 0.05중량부 ~ 20중량부로 첨가하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 방법.
다음 단계를 포함하는 다이페닐알라닌 나노구조체의 제조방법:

(a) 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올에 다이페닐알라닌을 용해시킨 다음, 마이크로 컨택프린팅(microcontact printing) 방식 또는 용매 보조 마이크로몰딩(solvent assisted micro molding) 방식을 이용하여 선택적으로 기판에 도포하여 비정질 다이페닐알라닌 박막을 형성시키는 단계; 및

(b) 상기 비정질 다이페닐알라닌 박막을 100℃에서 아닐린 증기로 처리하여 상기 다이페닐알라닌의 자기조립을 통해 선택적 영역에서 다이페닐알라닌 나노구조체로 성장되도록 하는 단계.
제16항에 있어서, 상기 기판은 결정질 또는 비정질의 금속, 세라믹 및 유기분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 다이페닐알라닌는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 100중량부에 대하여, 0.05중량부 ~ 20중량부로 첨가하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 방법.