KR101979000B1 - 폴리뉴클레오티드 및 단백질을 포함하는 에어로겔 및 이의 제조방법 - Google Patents

폴리뉴클레오티드 및 단백질을 포함하는 에어로겔 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 나노 카본 구조체, 폴리뉴클레오티드, 카테콜기를 가지고 있는 단백질 및 금속 이온을 포함하는 에어로겔, 및 이에 대한 제조방법에 관한 것이며, 본 명세서에 따른 에어로겔의 제조방법을 통해 나노물질을 포함하는 에어로겔 제조시 현저한 효율 증진 및 비용절감을 이룰 수 있고, 상기 방법에 의해 제조된 에어로겔은 높은 강도와 우수한 전기전도도를 가지므로 단열재, 방음재, 및 바이오 경량 소재 등으로 널리 활용될 수 있다.

Description

폴리뉴클레오티드 및 단백질을 포함하는 에어로겔 및 이의 제조방법{AERO-GEL CONTAINING POLYNUCLEOTIDE AND PROTEIN, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 명세서는 나노 카본 구조체, 폴리뉴클레오티드, 카테콜기를 가지고 있는 단백질 및 금속 이온을 포함하는 에어로겔, 및 이에 대한 제조방법에 관한 것이다.
나노 카본 구조체는 초경량/고강도 복합소재 분야와 전기적 특징을 활용한 고전도성 복합소재 분야에 활용되고 있다. 나노 카본 구조체 중 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)는 그래핀 층이 기둥으로 말린 형태로, 그 우수한 물리화학적, 전기적, 기계적 특성으로 다양한 분야로의 응용 가능한 1차원 나노 재료이며, 복합소재의 충진제 또는 에너지저장 소재 등으로 이용되고 있다. 그러나, 탄소나노튜브의 경우 나노 소재의 특성상 강한 응집력을 가지므로, 응용에 제한이 있다. 탄소나노튜브 시장은 2010년 세계시장 6.7억 달러로 크지 않았으나, 이후 연평균 10.4%씩 비약적으로 성장하고 있는 추세이다. 다중벽 탄소나노튜브 시장이 약 6.3억 달러, 단일벽 탄소나노튜브 시장이 약 0.4억 달러로 다중벽 탄소나노튜브 시장이 대부분을 차지하고 있다. 용도별로는 고분자 복합 소재가 69%로 가장 크며, 전자소재가 10%, 에너지 소재가 8%를 이루고 있다. 또한, 나노 카본 구조체 중 그래핀 플레이크를 응용한 인쇄 전자용 잉크, 터치패널용 투명전극 등은 초기시장이 형성된 상태로 보이며, 그래핀 시장규모는 2030년이면 300조원대로 성장할 것으로 전망된다. 특히 방열소재 사업은 80조원대로 큰 시장규모를 형성할 것으로 보인다. 이는 그래핀의 뛰어난 열전도성을 이용한 것으로 전자기기 및 부품들의 소형화 추세와 함께 열 방출이 빠른 그래핀을 활용하려는 움직임이 커질 것으로 보이기 때문이다.
한편, 홍합은 수중 환경에서 거의 모든 표면에 강하게 붙어서 자라는 수중 생물 중 하나로서, 홍합에서 유래하는 단백질은 자연에서 쉽게 얻을 수 있고, 효과적인 접착력을 발휘하는 친환경적인 접착 소재 중 하나로 꼽히고 있다.
그러나, 에어로겔 관련 분야에서 카테콜기를 가지고 있는 단백질 등을 접목시키는 연구에 대해서는 미흡한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0047173호(2017년05월04일)
본 명세서는 응집력이 강한 나노물질을 효과적으로 분산시켜 보다 효율적인 에어로겔을 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 에어로겔을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 명세서는 나노 카본 구조체, 폴리뉴클레오티드, 카테콜기를 가지고 있는 단백질, 및 금속 이온을 포함하는 에어로겔을 제공한다.
또한, 본 명세서는 용매 내에서 폴리뉴클레오티드를 나노 카본 구조체에 부착시키거나, 용매 내에서 폴리뉴클레오티드로 나노 카본 구조체를 코팅시키는 단계; 카테콜기를 가지고 있는 단백질을 혼합하여 용매 내의 나노 카본 구조체를 분산시키는 단계; 및 겔화 단계;를 포함하는, 에어로겔을 제조하는 방법을 제공한다.
본 명세서에 따른 에어로겔의 제조방법을 통해 나노물질을 포함하는 에어로겔 제조시 현저한 효율 증진 및 비용절감을 이룰 수 있고, 상기 방법에 의해 제조된 에어로겔은 우수한 전기전도도와 높은 강도를 가지므로 단열재, 방음재, 및 바이오 경량 소재 등으로 널리 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 single-stranded DNA(ssDNA)가 부착 또는 코팅된 탄소나노튜브(ssDNA/탄소나노튜브, D-DW)의 분산액 (좌측), 이에 홍합 접착 단백질(MAP)을 첨가하여 결합시킨 것(MAP/ssDNA/탄소나노튜브, MD-DW, 중간), MD-DW에 FeCl3 첨가하여 결합시킨 것(Ferric ion/MAP/ssDNA/탄소나노튜브, FMD-DW, 우측)에 따른 용액의 실사진이다.
도 2는 D-DW의 분산액에 대해 MAP 첨가량을 증가시킬 경우의 라만 분광곡선이다.
도 3은 MD-DW의 분산액에 대해 FeCl3 첨가량을 증가사킬 경우의 라만 분광곡선이다.
도 5는 D-DW의 분산액에 대한 MAP와 FeCl3 첨가량에 따른 동적광산란(DLS, dynamic light scattering) 분석 결과이다.
도 6a는 FMD(ssDNA와 MAP를 결합시킨 후 FeCl3을 첨가하여 Fe3 +를 결합시킨 것), D-DW, MD-DW, FMD-DW 분산액을 농축 및 동결건조 하여 에어로겔을 제작하는 과정의 실사진이다.
도 6b는 상기 도 6a를 보다 명확히 도시한 것이다.
도 7a는 FMD로 제조한 에어로겔과 FMD-DW로 제조한 에어로겔에 20g의 압축력을 가한 변형에 따른 실사진이다(좌측은 압축력을 가하기 전, 우측은 압축을 가한 후).
도 7b는 상기 도 7a를 보다 명확히 도시한 것이다.
도 8은 에어로겔에 전압을 인가하기 전후의 실사진이다(위쪽은 전압 인가 전, 아래쪽은 전압 인가 후).
도 9는 탄소나노튜브를 ssDNA로 코팅하고(D-DW), MAP를 결합시킨 후(MD-DW), 가교제를 첨가(FMD-DW)하여 에어로겔을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 명세서에서 “나노 카본 구조체”는 탄소 기반의 나노 단위의 구조물 내지 소재로서, 탄소 양자점, 플러렌, 탄소 나노 리본, 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT), 그래핀 등을 포함한다.
본 명세서에서 “나노 카본 복합체”란, 나노 카본 구조체에 폴리뉴클레오티드가 부착 또는 코팅되고, 이에 카테콜기를 가지고 있는 단백질이 결합되고, 이에 금속 이온이 결합된 구조체를 의미한다.
본 명세서에서 “탄소나노튜브”란, 6개의 탄소로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 나노 단위의 소재를 의미한다.
본 명세서에서 “탄소나노튜브 복합체”란, 적어도 1 이상의 탄소나노튜브와 금속 이온 등이 결합한 화합물을 의미하며, 모노-카테콜-금속 이온 탄소나노튜브 복합체, 비스-카테콜-금속 이온 탄소나노튜브 복합체 및/또는 트리스-카테콜-금속 이온 탄소나노튜브 복합체를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 “코아세르베이션(coacervation)”란, 콜로이드 용액이 각종 조건 하에서 농도가 큰 부분과 작은 부분의 2액상으로 분리되는 것을 말한다. 이때, 농도가 큰 부분을 코아세르베이트(coacervate)라 하고, 농도가 작은 부분은 평행액이라고 한다. 예를 들어, 코아세르베이션은 용매 내에서 폴리뉴클레오티드를 나노 카본 구조체에 부착시키거나, 용매 내에서 폴리뉴클레오티드로 나노 카본 구조체를 코팅시킨 이후에, 카테콜기를 가지고 있는 단백질을 혼합하여 용매 내의 나노 카본 구조체를 분산시켰을 때 2액상으로 분리되는 것을 포함하고, 이때 농도가 큰 부분이 코아세르베이트일 수 있다.
본 명세서에서 “졸(sol)”은 콜로이드 입자가 액체 속에 분산하여 유동성을 지니고 있는 상태를 의미한다.
본 명세서에서 “겔(gel)”은 졸이 유동성을 상실한 상태를 의미한다.
본 명세서에서 “에어로겔”은, 겔 구조를 그대로 유지한 상태에서 겔 구조 내 액체를 공기로 치환해 얻은 고다공성 나노 구조체이다. 에어로겔은 나노 크기의 입자로 이루어져 있으며, 다공성 구조를 갖고 있어 단열성이 우수한 특징을 가진다.
본 명세서에서 “홍합 접착 단백질”은 홍합에서 유래한 접착성 단백질로, 바람직하게는 미틸러스 에둘리스(Mytilus edulis), 미틸러스 갈로프로빈시얼리스(Mytilus galloprovincialis) 또는 미틸러스 코루스커스(Mytilus coruscus) 에서 유래한 홍합 접착 단백질 또는 이의 변이체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
나노 카본 구조체와 같은 나노 소재의 경우 강한 응집력을 가지므로, 응용에 제약이 따르는 실정이다. 한편, 고다공성 나노 구조체인 에어로겔은, 나노입자 크기의 다공성 구조를 가지고 있어 단열성, 방음성이 뛰어나고, 낮은 밀도로 인해 매우 가벼운 특성을 가지고 있어 미래형 경량 소재로 각광받고 있다. 알루미늄, 크롬, 주석 등 여러 가지 소재로 에어로겔이 만들어지면서 다양한 특성의 에어로겔이 본격적으로 개발되고 있는데, 높은 단열과 방음효과로 인해 기존 재료를 대체할 수 있음에도 불구하고, 높은 가격 때문에 상용화는 여전히 요원했던 것이 현실이다.
본 명세서는 나노 카본 구조체의 분산성과 응집성을 효율적으로 조절하려는 연구의 결과물 중 하나일 수 있고, 나노 카본 구조체를 포함하는 에어로겔 및 이의 경제적, 효율적 제조방법에 관한 것일 수 있다. 본 명세서 내의 기술을 이용하여 나노 카본 구조체를 용매 내에서 효율적으로 분산시킬 수 있으며, 보다 효율적으로 나노 카본 구조체를 포함하는 에어로겔을 제조할 수 있으므로, 에어로겔의 상용화 및 비용절감에 큰 기여를 할 수 있다. 또한, 본 명세서의 방법에 의해 제조된 에어로젤은 뛰어난 단열성 및 전기전도성을 발휘하므로, 다양한 분야에 활용될 수 있다.
본 발명은 일 측면에서, 나노 카본 구조체, 폴리뉴클레오티드, 카테콜기를 가지고 있는 단백질, 및 금속 이온을 포함하는 나노 카본 복합체일 수 있다.
본 발명은 다른 측면에서, 나노 카본 구조체, 폴리뉴클레오티드, 카테콜기를 가지고 있는 단백질, 및 금속 이온을 포함하는 에어로겔일 수 있다. 폴리뉴클레오티드가 나노 카본 구조체에 부착하거나, 나노 카본 구조체를 코팅하는 방식은 종전에 시도되지 않았던 새로운 방식이고 이를 통해, 카테콜기를 가지는 단백질을 폴리뉴클레오티드에 용이하게 결합시킬 수 있어, 카테콜기를 가지는 단백질을 나노 카본 구조체에 효율적으로 결합시킬 수 있는 것이다. 이를 통해 가교제 역할을 하는 금속 이온을 추가적으로 결합시켜 에어로겔을 형성시키면, 본 발명의 일 측면에 따른 에어로겔이 된다.
일 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 접착 단백질일 수 있다. 상기 접착 단백질은 본질적으로 접착성을 보유하거나 혹은 화학적 개질을 통해 접착성이 부가된 임의의 단백질을 포함한다. 화학적 개질을 통해 접착성이 부가된 접착 단백질의 예로는 아크릴레이트로 개질된 단백질을 들 수 있다. 예를 들면, 아크릴레이트화된 콜라겐 혹은 홍합 접착 단백질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 시판되는 접착 단백질의 예로는 미국 사우스캐롤리나주 노스 오구스타 소재 콜로디스 바이오사이언스사에 의해 시판되고 있는 홍합 유래 재조합 접착 단백질인 MAPTrix™ 이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현 예로서, 상기 나노 카본 구조체는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 그래핀, 산화그래핀, 및 질화붕소나노튜브(Boron nitride Nanotube, BNNT)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
또한, 일 구현 예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 ssDNA(single stranded DNA)일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 청어 정자(herring sperm)의 ssDNA의 전체 또는 분절일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 구현 예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 500 내지 900 염기의 길이를 가지는 것일 수 있다. 일 측면에서 상기 폴리뉴클레오티드의 염기 길이는 500염기 이상, 550염기 이상, 600염기 이상, 650염기 이상, 700염기 이상, 750염기 이상, 800염기 이상, 또는 850염기 이상일 수 있다. 또한, 900염기 이하, 850염기 이하, 800염기 이하, 750염기 이하, 700염기 이하, 650염기 이하, 600염기 이하, 또는 550염기 이하일 수 있다. 상기 염기 길이가 500 미만일 경우 용액 내에서의 분산성 유도가 어렵고, 900을 초과하면 카본 구조체들간의 응집이 발생하여 에어로겔 형성이 원활하게 이루어지지 않는다.
또 다른 구현예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 상기 나노 카본 구조체 중량을 100중량부로 할 때 5 내지 20 중량부일 수 있다. 일 측면에서 상기 폴리뉴클레오티드의 중량부는 5중량부 이상, 7중량부 이상, 9중량부 이상, 10중량부 이상, 12중량부 이상, 14중량부 이상, 16중량부 이상, 또는 18중량부 이상일 수 있다. 또한, 상기 상기 폴리뉴클레오티드의 중량부는 20중량부 이하, 18중량부 이하, 16중량부 이하, 14중량부 이하, 12중량부 이하, 10중량부 이하, 8중량부 이하, 또는 6중량부 이하일 수 있다. 나노 카본 구조체 중량을 100중량부로 할 때 상기 폴리뉴클레오티드 중량부가 5 중량부 미만이거나, 20 중량부를 초과하면 나노 카본 구조체 표면에 균일한 코팅이 어려워 분산성 저하 및 응집 유발 등이 일어나게 되고, 이후 카테콜기를 가지고 있는 단백질과의 반응이나 결합이 원활하지 않게 된다.
일 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 홍합 접착 단백질일 수 있다. 상기 홍합 접착 단백질은 천연 홍합 접착 단백질일 수도 있고, 유전자 재조합적으로 기능화된 홍합 접착 단백질일 수도 있다. 다른 구현 예로서, 상기 홍합 접착 단백질은 그 자체이거나, 서열번호 10, 11, 12 또는 13으로 기재되는 족사 단백질(foot protein, FP) 5(FP-5) 또는 서열번호 5, 6, 7 또는 8로 기재되는 FP-3, 서열번호 14로 기재되는 FP-6일 수 있다. 또 다른 구현 예에 따르면, 상기 홍합 접착 단백질은 서열번호 1 내지 서열번호 19로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 서열번호 1 내지 서열번호 19로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 아미노산 서열로 이루어진 단백질일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 분자량은 6 kDa 내지 40 kDa 범위에 있을 수 있다. 일 측면에서 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 분자량은 6 kDa이상, 8 kDa이상, 10 kDa이상, 12 kDa이상, 15 kDa이상, 18 kDa이상, 20 kDa이상, 21 kDa이상, 23 kDa이상, 24 kDa이상, 26 kDa이상, 28 kDa이상, 30 kDa이상, 33 kDa이상, 또는 38 kDa이상일 수 있다. 다른 측면에서 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 분자량은 40 kDa 이하, 38 kDa 이하, 36 kDa 이하, 34 kDa 이하, 32 kDa 이하, 30 kDa 이하, 28 kDa 이하, 26 kDa 이하, 24 kDa 이하, 23 kDa 이하, 21 kDa 이하, 20 kDa 이하, 18 kDa 이하, 15 kDa 이하, 12 kDa 이하, 10 kDa 이하, 또는 8 kDa 이하일 수 있다. 바람직하게는 12 kDa 내지 40 kDa 범위 내에 있을 수 있다. 가장 바람직하게는 21 내지 24 kDa일 수 있다.
또 다른 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 상기 폴리뉴클레오티드 중량을 100중량부로 할 때 0.01 내지 500중량부일 수 있다. 일 측면에서 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 중량부는 0.01 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 1 중량부 이상, 5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 20 중량부 이상, 50 중량부 이상, 80 중량부 이상, 100 중량부 이상, 150 중량부 이상, 200 중량부 이상, 250중량부 이상, 300 중량부 이상, 400 중량부 이상, 또는 450 중량부 이상일 수 있다. 또한, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 중량부는 500 중량부 이하, 450 중량부 이하, 400 중량부 이하, 300 중량부 이하, 250 중량부 이하, 200 중량부 이하, 150 중량부 이하, 100 중량부 이하, 80 중량부 이하, 60 중량부 이하, 50 중량부 이하, 30 중량부 이하, 10 중량부 이하, 8 중량부 이하, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 1 중량부 이하, 0.1 중량부 이하, 0.05 중량부 이하, 또는 0.03 중량부 이하일 수 있다.
일 구현 예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 나노 카본 구조체의 외면에 부착 또는 코팅된 것일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 폴리뉴클레오티드와 결합된 것일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 결합은 뉴클레오티드의 인산기와, 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 NH3+가 이온결합을 이룬 것일 수 있다.
또 다른 구현 예로서, 상기 금속 이온은 Fe3+일 수 있다.
또 다른 구현 예로서, 상기 금속 이온은 카테콜기를 가지고 있는 단백질과 결합된 것일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 결합은 배위결합일 수 있다.
본 발명은 다른 측면에서, 상기 나노 카본 구조체에 폴리뉴클레오티드가 부착 또는 코팅되고, 이에 카테콜기를 가지고 있는 단백질이 결합되어 있으며, 이에 금속 이온이 결합된 나노 카본 복합체일 수 있다.
일 측면에서, 상기 나노 카본 복합체의 직경은 80 nm 이상, 100 nm 이상, 120 nm 이상, 140 nm 이상, 150 nm 이상, 180 nm 이상, 200 nm 이상, 300 nm 이상, 400 nm 이상, 500 nm 이상, 600 nm 이상, 700 nm 이상, 또는 750 nm 이상일 수 있다. 다른 측면에서, 850 nm 이하, 800 nm 이하, 750 nm 이하, 700 nm 이하, 600 nm 이하, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 300 nm 이하, 200 nm 이하, 180 nm 이하, 150 nm 이하, 140 nm 이하, 120 nm 이하, 또는 100 nm 이하일 수 있다. 바람직하게는 상기 직경은 150 내지 400 nm일 수 있다.
본 발명은 다른 측면에서 상기 에어로겔을 포함하는 분산액 또는 현탁액일 수 있다.
상기 분산액 또는 현탁액의 pH는 5.5 이상, 6 이상, 6.5 이상, 7 이상, 7.5 이상, 8 이상, 또는 8.5이상 일 수 있다. 일 측면에서 상기 pH는 8.8이하, 8.5 이하, 8 이하, 7.5 이하, 7 이하, 6.5 이하, 6 이하, 또는 5.5 이하일 수 있다. 상기 pH는 바람직하게는 6 내지 8.5일 수 있다.
본 발명은 다른 측면에서 상기 에어로겔을 포함하는 단열재일 수 있다.
본 발명은 또 다른 측면에서, (1) 용매 내에서 폴리뉴클레오티드를 나노 카본 구조체에 부착시키거나, 용매 내에서 폴리뉴클레오티드로 나노 카본 구조체를 코팅시키는 단계; (2) 카테콜기를 가지고 있는 단백질을 혼합하여 용매 내의 나노 카본 구조체를 분산시키는 단계; 및 (3) 겔화 단계;를 포함하는, 상기 나노 카본 복합체 또는 상기 에어로겔을 제조하는 방법일 수 있다. 일 측면에서, 상기 과정을 구체적으로 도식화한 하나의 예가 도 9일 수 있다.
폴리뉴클레오티드(예를 들어, ssDNA)에 의해 나노 카본 구조체는 용매 내에서 쉽게 분산될 수 있게 된다.
일 구현 예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 청어 정자(herring sperm)의 ssDNA의 전체 또는 분절일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 구현 예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 500 내지 900 염기의 길이를 가지는 것일 수 있다. 일 측면에서 상기 폴리뉴클레오티드의 염기 길이는 500염기 이상, 550염기 이상, 600염기 이상, 650염기 이상, 700염기 이상, 750염기 이상, 800염기 이상, 또는 850염기 이상일 수 있다. 또한, 900염기 이하, 850염기 이하, 800염기 이하, 750염기 이하, 700염기 이하, 650염기 이하, 600염기 이하, 또는 550염기 이하일 수 있다. 상기 염기 길이가 500 미만이거나 900을 초과하면 나노 카본 구조체에 접착 내지 코팅이 원활하지 않게 된다.
또 다른 구현예로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 상기 나노 카본 구조체를 100 중량부로 할 때 5 내지 20 중량부일 수 있다. 일 측면에서 상기 폴리뉴클레오티드의 중량부는 5중량부 이상, 7중량부 이상, 9중량부 이상, 10중량부 이상, 12중량부 이상, 14중량부 이상, 16중량부 이상, 또는 18중량부 이상일 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드의 중량부는 20중량부 이하, 18중량부 이하, 16중량부 이하, 14중량부 이하, 12중량부 이하, 10중량부 이하, 8중량부 이하, 또는 6중량부 이하일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드의 중량부가 5 중량부 미만이면 나노 카본 구조체가 충분히 코팅되지 않고, 20 중량부를 초과하면 경쟁이 과도하고 폴리뉴클레오티드끼리 뭉치기도 하는 문제가 발생할 수 있다.
일 구현 예로서, 상기 부착 또는 코팅은 초음파 처리 및 원심분리 중 하나 이상을 통해 실시하는 것일 수 있다.
일 측면에서, 단계 (2)의 분산은 예를 들어, 분산과 함께 코아세르베이션화(coacervation) 시키는 것일 수 있다.
일 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 분자량은 6 kDa 내지 40 kDa 범위에 있을 수 있다. 일 측면에서 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 분자량은 6 kDa이상, 8 kDa이상, 10 kDa이상, 12 kDa이상, 15 kDa이상, 18 kDa이상, 20 kDa이상, 21 kDa이상, 23 kDa이상, 24 kDa이상, 26 kDa이상, 28 kDa이상, 30 kDa이상, 33 kDa이상, 또는 38 kDa이상일 수 있다. 다른 측면에서 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 분자량은 40 kDa 이하, 38 kDa 이하, 36 kDa 이하, 34 kDa 이하, 32 kDa 이하, 30 kDa 이하, 28 kDa 이하, 26 kDa 이하, 24 kDa 이하, 23 kDa 이하, 21 kDa 이하, 20 kDa 이하, 18 kDa 이하, 15 kDa 이하, 12 kDa 이하, 10 kDa 이하, 또는 8 kDa 이하일 수 있다. 바람직하게는 12 kDa 내지 40 kDa 범위 내에 있을 수 있다. 가장 바람직하게는 21 내지 24 kDa일 수 있다.
또 다른 구현 예로서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 혼합량은 상기 폴리뉴클레오티드 중량을 100중량부로 할 때 0.01 내지 500중량부일 수 있다. 일 측면에서 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 중량부는 0.01 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 1 중량부 이상, 5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 20 중량부 이상, 50 중량부 이상, 80 중량부 이상, 100 중량부 이상, 150 중량부 이상, 200 중량부 이상, 250 중량부 이상, 300 중량부 이상, 400 중량부 이상, 또는 450 중량부 이상일 수 있다. 또한, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 중량부는 500 중량부 이하, 450 중량부 이하, 400 중량부 이하, 300 중량부 이하, 250 중량부 이하, 200 중량부 이하, 150 중량부 이하, 100 중량부 이하, 80 중량부 이하, 60 중량부 이하, 50 중량부 이하, 30 중량부 이하, 10 중량부 이하, 8 중량부 이하, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 1 중량부 이하, 0.1 중량부 이하, 0.05 중량부 이하, 또는 0.03 중량부 이하일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 겔화는 가교제를 첨가하는 것일 수 있다.
또 다른 구현 예로서, 상기 가교제는 금속 이온을 포함하는 화합물일 수 있다.
또 다른 구현 예로서, 상기 금속 이온을 포함하는 화합물은 FeCl3일 수 있다. 일 측면에서, 상기 금속 이온을 포함하는 화합물의 첨가량은 2 내지 20 mM의 농도로, 5 내지 800 μL 만큼 첨가하는 것일 수 있다. 일 측면에서 상기 금속 이온을 포함하는 화합물의 농도는 2 nM 이상, 4nM 이상, 6nM 이상, 8nM 이상, 10nM 이상, 12nM 이상, 14nM 이상, 16nM 이상, 또는 18nM 이상일 수 있다. 다른 측면에서 상기 첨가량은 20nM 이하, 18nM 이하, 16nM 이하, 14nM 이하, 12nM 이하, 10nM 이하, 8nM 이하, 6nM 이하, 4nM 이하, 또는 3nM 이하일 수 있다. 또한, 일 측면에서 상기 첨가량은 5μL이상, 10μL이상, 50μL이상, 100μL이상, 150μL이상, 200μL이상, 250μL이상, 300μL이상, 400μL이상, 500μL이상, 600μL이상, 또는 700μL이상일 수 있다. 다른 측면에서 상기 첨가량은 800μL이하, 700μL이하, 600μL이하, 500μL이하, 400μL이하, 300μL이하, 250μL이하, 200μL이하, 150μL이하, 100μL이하, 50μL이하, 또는 10μL이하일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 겔화는 pH를 조절하는 과정을 포함하는 것일 수 있다. 일 구현 예로서, pH는 5.5 이상, 6 이상, 6.5 이상, 7 이상, 7.5 이상, 8 이상, 또는 8.5이상으로 조절하는 것일 수 있다. 다른 측면에서 상기 pH는 8.8이하, 8.5 이하, 8 이하, 7.5 이하, 7 이하, 6.5 이하, 6 이하, 또는 5.5 이하로 조절하는 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 pH는 6 내지 8.5로 조절하는 것일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 겔화는 가교제를 첨가한 이후에 농축 및 건조 중 하나 이상을 더 실시하는 것일 수 있다.
다른 구현 예로서, 상기 건조는 감압 농축일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니고, 상기 건조는 동결건조일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니며, 업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 농축이나 건조 방식이면 어느 것이든 활용 가능하다.
또 다른 구현 예로서, 상기 용매는 물일 수 있다. 일 측면에서 상기 물은 중수(D2O)일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
[실시예 1] 에어로겔의 제조
증류수 9 내지 10ml에 청어 정자에서 분리해 낸 ssDNA(Aldrich사, Product Number D7290) 9 내지 12mg과 이중층 탄소나노튜브 1mg을 넣은 후, 섭씨 4도에서 소니케이터(horn-type strong sonicator, VCX 750, Sonics & Materials, 750W)로 1 내지 2시간 동안 초음파 처리하였다. 이후 원심분리(240kG, 섭씨 4도)한 뒤, 70% 상등액(ssDNA/탄소나노튜브 구조체 또는 이를 포함하는 분산액, D-DW)을 수득하였다. 이에 홍합 접착 단백질(mussel adhesive protein, MAP 22.6KDa, Kollodis & Biosciences)을 첨가(ssDNA 중량 대비 0.01 내지 500 wt%)하여 코아세르베이션(coacervation)시켰다(MAP/ssDNA/탄소나노튜브 코아세르베이트, MD-DW). 상기 홍합 접착 단백질은 서열번호 1 내지 19 중 어느 하나 이상의 아미노산 서열을 가지는 단백질이면 사용이 가능함을 확인하였다. 이후, 상기 코아세르베이트(coacervate)에 화학적 가교제로서 FeCl3(10mM, 10 내지 400μL)를 첨가하여 겔화시켰다. 그 결과, 도1과 같이, ssDNA에 의해 분산된 탄소나노튜브 분산액(도 1 좌측)은 반투명의 균일한 용액상이지만, MAP(도 1 가운데)와 FeCl3(도 1 우측)를 첨가하면 불투명의 코아세르베이트(coacervate) 현탁액으로 상이 변하였다.
상기 각각의 구성별로, 즉 FMD(ssDNA 및 MAP의 코아세르베이트에 FeCl3 를 첨가한 구조체 또는 이를 포함하는 분산액), FMD-DW(상기와 같은 방법으로 수득한 MAP/ssDNA/탄소나노튜브 분산액에 FeCl3 를 첨가하여 얻은 구조체 또는 이를 포함하는 분산액 내지 현탁액), MD-DW(탄소나노튜브에 ssDNA와 MAP를 처리한 구조체 또는 이를 포함하는 분산액)에 대해, 농축-동결건조의 과정(상온, 1.0 bar의 진공오븐에서 12시간 동안 농축한 후 동결건조기를 이용하여 상온에서 48시간 동결건조 처리)을 거쳐 에어로젤을 제조하였다(도 6a 및 도 6b, “Sonificated”는 상기 FMD-DW를 얻는 과정에서 초음파 처리한 결과물에 MAP와 FeCl3를 처리한 것이고, “Supernatant”는 상기FMD-DW를 얻는 과정에서 원심분리 후 수득한 상청액에 MAP와 FeCl3를 처리한 것임).
[실험예 1] 물리 화학적 특성 분석
상기 과정의 각 단계에 대하여 라만 분광(Raman spectroscopy) 분석, 동적광산란(DLS, dynamic light scattering) 분석, UV-Vis-NIR분석(Ultraviolet(UV) - visible - near infrared (NIR) spectroscopy), XPS(ESCA, Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) 분석, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 관찰, 투사전자현미경(transmission electron microscope, TEM) 관찰 등을 실시하였다. 상기 장비들은 당업계에서 일반적으로 사용할 수 있는 것이면 어느 것이든 활용이 가능하다.
도2의 라만 분광곡선에서 보이는 바와 같이, ssDNA에 분산된 탄소나노튜브에서의 형광곡선은 MAP의 첨가량이 증가할수록 장파장 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, MAP의 첨가량이 증가할수록 탄소나노튜브의 표면과 ssDNA가 화학적 결합을 많이 하였고, 이는 MAP에 의해 탄소나노튜브가 잘 코팅되었음을 알 수 있었다. 또한 MAP 첨가는 원활한 분산에 기여하는 요소가 될 수도 있음을 알 수 있었다. 이때 ssDNA 대비 300 wt% 이상의 MAP가 첨가되었을 때는 이러한 현상이 멈추므로, ssDNA에 MAP가 포화되었다고 볼 수 있다.
따라서, 이러한 현상은 코아세르베이트(coacervate) 형성에 따른 물리/화학적 변화를 감지하는 분석법으로 활용할 수 있다.
또한, 도3에서 보이는 바와 같이, MAP/ssDNA/탄소나노튜브 coacervate에 FeCl3를 첨가함에 따라 배위결합에 의해 단백질 간의 가교 결합이 증가하여 형광곡선의 강도가 감소하고 이는 분산도와 관계가 깊다는 것을 확인하였다. 즉, RBM(radial breathing mode)에서의 분산을 나타내는 234cm-1에서의 신호와 금속성 외층 나노튜브에 해당하는 160cm-1에서의 신호가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 4는 ssDNA/탄소나노튜브 분산액에 대해 MAP와 FeCl3을 첨가할 경우 첨가량에 따른 UV-Vis-NIR 분광곡선을 나타낸 것이다. 탄소나노튜브의 분산도를 평가하는 방법은 라만 곡선 분석과, UV-Vis 분광곡선 분석이 대표적인데, 도 4의 경우 UV-Vis-NIR 분광 분석을 통해 탄소나노튜브에 ssDNA와 MAP가 결합함으로써 분산도 특히 탄소나노튜브의 카이랄리티(chirality)에 어떻게 영향을 주는지 확인한 것이다(M은 첨가하는 MAP를 나타내고, F는 첨가하는 FeCl3을 나타낸 것이다).
또한, 도 5의 동적광산란(DLS, dynamic light scattering) 결과에서 보이는 바와 같이, ssDNA/탄소나노튜브 분산액에 MAP를 첨가하면 zeta potential이 증가하고, 추가적으로 FeCl3(10mM)를 첨가하였을 때도 증가하여, 입자의 크기가 커졌음을 확인하였다. 이때, 300μL 이상의 FeCl3를 첨가하면 zeta potential이 급격히 증가하여 입자의 크기가 커졌고, 아울러 분산도가 낮아져 분포가 불균일하거나 응집되어 있음을 확인하였다.
직경 분포를 살펴보면 MAP와 FeCl3가 첨가됨에 따라 직경이 증가하며, 300μL 이상의 FeCl3가 첨가되면 직경이 급격히 증가하여(도 5), 입자가 응집되고 분산도가 저하된 것을 알 수 있었다.
또한, 통상의 pH미터기를 이용하여 pH분석을 실시한 결과, ssDNA/탄소나노튜브 분산액에 MAP를 첨가하면 pH가 크게 변하지 않지만, FeCl3를 첨가하면 MAP의 -OH기와 Fe3 + 이온간의 배위결합으로 인해 H+의 농도가 증가하여 pH가 감소하였다. 따라서, coacervate와 Fe3 +간의 화학적 가교반응이 존재함을 확인할 수 있었다(도 5). 도 7a 및 도 7b와 같이, 20g의 압력으로 압축 했을 때, 탄소나노튜브가 포함되지 않은 ssDNA/MAP의 coacervate의 에어로겔은 압축변형이 일어나지만, 탄소나노튜브가 포함된 에어로겔은 변형되지 않고 형상이 유지되는 것을 알 수 있다.
도 8과 같이, 전도성의 탄소나노튜브가 포함된 에어로겔은 전류가 흘러 램프가 켜지는 것을 알 수 있었고, 이에 따라 전도성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<110> KOREA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BIOVIT CO., LTD. <120> AERO-GEL CONTAINING POLYNUCLEOTIDE AND PROTEIN, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF <130> 17p399ind <160> 31 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> model peptide of the tandem repeat decapeptide derived from foot protein 1 (FP-1, Mytilus edulis) <400> 1 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys 1 5 10 <210> 2 <211> 20 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 2 times repeated sequence derived from foot protein 1 (FP-1, Mytilus edulis) <400> 2 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro 1 5 10 15 Pro Thr Tyr Lys 20 <210> 3 <211> 60 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 6 times repeated sequence derived from foot protein 1 (FP-1, Mytilus edulis) <400> 3 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro 1 5 10 15 Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys 20 25 30 Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 35 40 45 Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys 50 55 60 <210> 4 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> partial sequence of foot protein type 2 (FP-2, Mytilus californianus) <400> 4 Glu Val His Ala Cys Lys Pro Asn Pro Cys Lys Asn Asn Gly Arg Cys 1 5 10 15 Tyr Pro Asp Gly Lys Thr Gly Tyr Lys Cys Lys Cys Val Gly Gly Tyr 20 25 30 Ser Gly Pro Thr Cys Ala Cys 35 <210> 5 <211> 52 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein type 3 (FP-3, Mytilus edulis) <400> 5 Ala Asp Tyr Tyr Gly Pro Lys Tyr Gly Pro Pro Arg Arg Tyr Gly Gly 1 5 10 15 Gly Asn Tyr Asn Arg Tyr Gly Gly Ser Arg Arg Tyr Gly Gly Tyr Lys 20 25 30 Gly Trp Asn Asn Gly Trp Lys Arg Gly Arg Trp Gly Arg Lys Tyr Tyr 35 40 45 Glu Phe Glu Phe 50 <210> 6 <211> 46 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein type 3 (FP-3, Mytilus galloprovincialis : mgfp-3A) <400> 6 Ala Asp Tyr Tyr Gly Pro Lys Tyr Gly Pro Pro Arg Arg Tyr Gly Gly 1 5 10 15 Gly Asn Tyr Asn Arg Tyr Gly Arg Arg Tyr Gly Gly Tyr Lys Gly Trp 20 25 30 Asn Asn Gly Trp Lys Arg Gly Arg Trp Gly Arg Lys Tyr Tyr 35 40 45 <210> 7 <211> 50 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein type 3 (FP-3, Mytilus edulis: mefp-3F) <400> 7 Ala Asp Tyr Tyr Gly Pro Asn Tyr Gly Pro Pro Arg Arg Tyr Gly Gly 1 5 10 15 Gly Asn Tyr Asn Arg Tyr Asn Gly Tyr Gly Gly Gly Arg Arg Tyr Gly 20 25 30 Gly Tyr Lys Gly Trp Asn Asn Gly Trp Asn Arg Gly Arg Arg Gly Lys 35 40 45 Tyr Trp 50 <210> 8 <211> 44 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein type 3 (FP-3, Mytilus californianus) <400> 8 Gly Ala Tyr Lys Gly Pro Asn Tyr Asn Tyr Pro Trp Arg Tyr Gly Gly 1 5 10 15 Lys Tyr Asn Gly Tyr Lys Gly Tyr Pro Arg Gly Tyr Gly Trp Asn Lys 20 25 30 Gly Trp Asn Lys Gly Arg Trp Gly Arg Lys Tyr Tyr 35 40 <210> 9 <211> 60 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> partial sequence from foot protein type 4 (Mytilus californianus) <400> 9 Gly His Val His Arg His Arg Val Leu His Lys His Val His Asn His 1 5 10 15 Arg Val Leu His Lys His Leu His Lys His Gln Val Leu His Gly His 20 25 30 Val His Arg His Gln Val Leu His Lys His Val His Asn His Arg Val 35 40 45 Leu His Lys His Leu His Lys His Gln Val Leu His 50 55 60 <210> 10 <211> 75 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein type5 (FP-5, Mytilus edulis) <400> 10 Ser Ser Glu Glu Tyr Lys Gly Gly Tyr Tyr Pro Gly Asn Ala Tyr His 1 5 10 15 Tyr His Ser Gly Gly Ser Tyr His Gly Ser Gly Tyr His Gly Gly Tyr 20 25 30 Lys Gly Lys Tyr Tyr Gly Lys Ala Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Tyr Lys 35 40 45 Asn Ser Gly Lys Tyr Lys Tyr Leu Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg 50 55 60 Lys Gly Tyr Lys Lys Tyr Tyr Gly Gly Ser Ser 65 70 75 <210> 11 <211> 76 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein 5 (FP-5, Mytilus edulis) <400> 11 Ser Ser Glu Glu Tyr Lys Gly Gly Tyr Tyr Pro Gly Asn Thr Tyr His 1 5 10 15 Tyr His Ser Gly Gly Ser Tyr His Gly Ser Gly Tyr His Gly Gly Tyr 20 25 30 Lys Gly Lys Tyr Tyr Gly Lys Ala Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Tyr Lys 35 40 45 Asn Ser Gly Lys Tyr Lys Tyr Leu Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg 50 55 60 Lys Gly Tyr Lys Lys Tyr Tyr Gly Gly Gly Ser Ser 65 70 75 <210> 12 <211> 71 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Foot protein 5 (FP-5, Mytilus coruscus) <400> 12 Tyr Asp Asp Tyr Ser Asp Gly Tyr Tyr Pro Gly Ser Ala Tyr Asn Tyr 1 5 10 15 Pro Ser Gly Ser His Trp His Gly His Gly Tyr Lys Gly Lys Tyr Tyr 20 25 30 Gly Lys Gly Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Phe Lys Arg Thr Gly Lys Tyr 35 40 45 Lys Tyr Leu Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg Lys Gly Tyr Lys Lys 50 55 60 His Tyr Gly Gly Ser Ser Ser 65 70 <210> 13 <211> 76 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> mussel adhesive protein foot protein type5 from (Mytilus galloprovincialis) <400> 13 Ser Ser Glu Glu Tyr Lys Gly Gly Tyr Tyr Pro Gly Asn Thr Tyr His 1 5 10 15 Tyr His Ser Gly Gly Ser Tyr His Gly Ser Gly Tyr His Gly Gly Tyr 20 25 30 Lys Gly Lys Tyr Tyr Gly Lys Ala Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Tyr Lys 35 40 45 Asn Ser Gly Lys Tyr Lys Tyr Leu Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg 50 55 60 Lys Gly Tyr Lys Lys Tyr Tyr Gly Gly Gly Ser Ser 65 70 75 <210> 14 <211> 99 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> mussel adhesive protein foot protein type 6 <400> 14 Gly Gly Gly Asn Tyr Arg Gly Tyr Cys Ser Asn Lys Gly Cys Arg Ser 1 5 10 15 Gly Tyr Ile Phe Tyr Asp Asn Arg Gly Phe Cys Lys Tyr Gly Ser Ser 20 25 30 Ser Tyr Lys Tyr Asp Cys Gly Asn Tyr Ala Gly Cys Cys Leu Pro Arg 35 40 45 Asn Pro Tyr Gly Arg Val Lys Tyr Tyr Cys Thr Lys Lys Tyr Ser Cys 50 55 60 Pro Asp Asp Phe Tyr Tyr Tyr Asn Asn Lys Gly Tyr Tyr Tyr Tyr Asn 65 70 75 80 Asp Lys Asp Tyr Phe Asn Cys Gly Ser Tyr Asn Gly Cys Cys Leu Arg 85 90 95 Ser Gly Tyr <210> 15 <211> 194 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> hybrid mussel adhesive protein (FP-151, MEFP-5 based) <400> 15 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro 1 5 10 15 Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys 20 25 30 Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 35 40 45 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Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 35 40 45 Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ser Ser Glu Glu 50 55 60 Tyr Lys Gly Gly Tyr Tyr Pro Gly Asn Thr Tyr His Tyr His Ser Gly 65 70 75 80 Gly Ser Tyr His Gly Ser Gly Tyr His Gly Gly Tyr Lys Gly Lys Tyr 85 90 95 Tyr Gly Lys Ala Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Tyr Lys Asn Ser Gly Lys 100 105 110 Tyr Lys Tyr Leu Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg Lys Gly Tyr Lys 115 120 125 Lys Tyr Tyr Gly Gly Gly Ser Ser Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 130 135 140 Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser 145 150 155 160 Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys 165 170 175 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro 180 185 190 Pro Thr Tyr Lys 195 <210> 17 <211> 192 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> hybrid mussel adhesive protein (FP-151, MCFP-5 based) <400> 17 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro 1 5 10 15 Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys 20 25 30 Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 35 40 45 Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Tyr Asp Gly Tyr 50 55 60 Ser Asp Gly Tyr Tyr Pro Gly Ser Ala Tyr Asn Tyr Pro Ser Gly Ser 65 70 75 80 His Gly Tyr His Gly His Gly Tyr Lys Gly Lys Tyr Tyr Gly Lys Gly 85 90 95 Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Tyr Lys Arg Thr Gly Lys Tyr Lys Tyr Leu 100 105 110 Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg Lys Gly Tyr Lys Lys Tyr Tyr Gly 115 120 125 Gly Gly Ser Ser Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys 130 135 140 Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 145 150 155 160 Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser 165 170 175 Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys 180 185 190 <210> 18 <211> 177 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> hybrid mussel adhesive protein (FP-131) <400> 18 Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro 1 5 10 15 Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys 20 25 30 Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr 35 40 45 Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Gly Cys Arg Ala 50 55 60 Asp Tyr Tyr Gly Pro Lys Tyr Gly Pro Pro Arg Arg Tyr Gly Gly Gly 65 70 75 80 Asn Tyr Asn Arg Tyr Gly Gly Ser Arg Arg Tyr Gly Gly Tyr Lys Gly 85 90 95 Trp Asn Asn Gly Trp Lys Arg Gly Arg Trp Gly Arg Lys Tyr Tyr Glu 100 105 110 Phe Glu Phe Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro 115 120 125 Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr 130 135 140 Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr 145 150 155 160 Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Lys 165 170 175 Leu <210> 19 <211> 180 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> hybrid mussel adhesive protein (FP-251) <400> 19 Met Glu Val His Ala Cys Lys Pro Asn Pro Cys Lys Asn Asn Gly Arg 1 5 10 15 Cys Tyr Pro Asp Gly Lys Thr Gly Tyr Lys Cys Lys Cys Val Gly Gly 20 25 30 Tyr Ser Gly Pro Thr Cys Ala Cys Ser Ser Glu Glu Tyr Lys Gly Gly 35 40 45 Tyr Tyr Pro Gly Asn Ser Asn His Tyr His Ser Gly Gly Ser Tyr His 50 55 60 Gly Ser Gly Tyr His Gly Gly Tyr Lys Gly Lys Tyr Tyr Gly Lys Ala 65 70 75 80 Lys Lys Tyr Tyr Tyr Lys Tyr Lys Asn Ser Gly Lys Tyr Lys Tyr Leu 85 90 95 Lys Lys Ala Arg Lys Tyr His Arg Lys Gly Tyr Lys Lys Tyr Tyr Gly 100 105 110 Gly Ser Ser Glu Phe Glu Phe Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr 115 120 125 Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr 130 135 140 Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala 145 150 155 160 Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr Lys Ala Lys Pro Ser Tyr Pro Pro 165 170 175 Thr Tyr Lys Lys 180 <210> 20 <211> 16 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 20 Lys Leu Trp Lys Lys Trp Ala Lys Lys Trp Leu Lys Leu Trp Lys Ala 1 5 10 15 <210> 21 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 21 Phe Ala Leu Ala Leu Lys Ala Leu Lys Lys Leu 1 5 10 <210> 22 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 22 Ile Leu Arg Trp Pro Trp Trp Pro Trp Arg Arg Lys 1 5 10 <210> 23 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 23 Ala Lys Arg His His Gly Tyr Lys Arg Lys Phe His 1 5 10 <210> 24 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 24 Lys Trp Lys Leu Phe Lys Lys Ile Gly Ala Val Leu Lys Val Leu 1 5 10 15 <210> 25 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 25 Leu Val Lys Leu Val Ala Gly Ile Lys Lys Phe Leu Lys Trp Lys 1 5 10 15 <210> 26 <211> 25 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 26 Ile Trp Ser Ile Leu Ala Pro Leu Gly Thr Thr Leu Val Lys Leu Val 1 5 10 15 Ala Gly Ile Gly Gln Gln Lys Arg Lys 20 25 <210> 27 <211> 20 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 27 Gly Ile Gly Ala Val Leu Lys Val Leu Thr Thr Gly Leu Pro Ala Leu 1 5 10 15 Ile Ser Trp Ile 20 <210> 28 <211> 16 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 28 Ser Trp Leu Ser Lys Thr Ala Lys Lys Gly Ala Val Leu Lys Val Leu 1 5 10 15 <210> 29 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 29 Lys Lys Leu Phe Lys Lys Ile Leu Lys Tyr Leu 1 5 10 <210> 30 <211> 16 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 30 Gly Leu Lys Lys Leu Ile Ser Trp Ile Lys Arg Ala Ala Gln Gln Gly 1 5 10 15 <210> 31 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Anti-microbacterial peptide <400> 31 Gly Trp Leu Lys Lys Ile Gly Lys Lys Ile Glu Arg Val Gly Gln His 1 5 10 15 Thr Arg Asp Ala Thr Ile Gln Gly Leu Gly Ile Ala Gln Gln Ala Ala 20 25 30 Asn Val Ala Ala Thr Ala Arg 35

Claims (24)

  1. 나노 카본 구조체, 폴리뉴클레오티드, 카테콜기를 가지고 있는 단백질, 및 금속 이온을 포함하는 에어로겔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나노 카본 구조체는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 그래핀, 산화그래핀, 및 질화붕소나노튜브(Boron nitride Nanotube, BNNT)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 에어로겔.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 ssDNA(single stranded DNA)인, 에어로겔.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 청어 정자(herring sperm)의 ssDNA의 전체 또는 분절인, 에어로겔.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드의 길이는 500 내지 900 염기인, 에어로겔.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 상기 나노 카본 구조체 중량을 100중량부로 할 때 5 내지 20 중량부인, 에어로겔.
  7. 제1항에 있어서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 홍합 접착 단백질인, 에어로겔.
  8. 제1항에 있어서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 서열번호 1 내지 서열번호 19로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 아미노산 서열로 이루어진 단백질인, 에어로겔.
  9. 제1항에 있어서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 상기 폴리뉴클레오티드를 100중량부로 할 때 0.01 내지 500중량부인, 에어로겔.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 나노 카본 구조체의 외면에 부착 또는 코팅된 것인, 에어로겔.
  11. 제1항에 있어서, 상기 카테콜기를 가지고 있는 단백질은 폴리뉴클레오티드와 결합된 것인, 에어로겔.
  12. 제11항에 있어서, 상기 결합은 뉴클레오티드의 인산기와, 카테콜기를 가지고 있는 단백질의 NH3+가 이온결합을 이룬 것인, 에어로겔.
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속 이온은 Fe3+인, 에어로겔.
  14. 제13항에 있어서, 상기 금속 이온은 카테콜기를 가지고 있는 단백질과 결합된 것인, 에어로겔.
  15. 제14항에 있어서, 상기 결합은 배위결합인, 에어로겔.
  16. (1) 용매 내에서 폴리뉴클레오티드를 나노 카본 구조체에 부착시키거나, 용매 내에서 폴리뉴클레오티드로 나노 카본 구조체를 코팅시키는 단계;
    (2) 카테콜기를 가지고 있는 단백질을 혼합하여 용매 내의 나노 카본 구조체를 분산시키는 단계; 및
    (3) 겔화 단계;
    를 포함하는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 에어로겔을 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 부착 또는 코팅은 초음파 처리 및 원심분리 중 하나 이상을 통해 실시하는 것인, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 겔화는 가교제를 첨가하는 것인, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가교제는 금속 이온을 포함하는 화합물인, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 금속 이온을 포함하는 화합물은 FeCl3인, 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 겔화는 가교제를 첨가한 이후에 농축 및 건조 중 하나 이상을 더 실시하는 것인, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 건조는 동결건조인, 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 용매는 물인, 방법.
  24. 삭제
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