KR20070089236A

KR20070089236A - 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체

Info

Publication number: KR20070089236A
Application number: KR1020077016330A
Authority: KR
Inventors: 키요타카 시바; 켄이치 사노; 켄지 이와호리
Original assignee: 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-08-30
Also published as: EP1840082A1; US8017729B2; JPWO2006068250A1; WO2006068250A1; CA2592180A1; US20100029910A1; EP1840082B1; EP1840082A4; KR100905526B1; JP4843505B2; CA2592180C

Abstract

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자 형성능을 갖는 페리틴분자가 갖는 능력을 융합하는 것으로서, 카본나노튜브·카본나노혼, 또는 그 수식체를 효율적으로 인식하고, 기능성 화합물을 담지시키는 것을 가능하게 한다. 또, 페리틴분자는 계면에서 2차원 결정 형성능을 갖기 때문에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합한 페리틴의 분자배열능을 이용한 카본 나노튜브·카본나노혼의 정렬을 가능하게 하는 것이다. 페리틴 등의 케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시킨 나노흑연 구조체-금속나노입자 복합체를 제조한다.

나노흑연 구조체, 단백질

Description

나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체{NANOGRAPHITE STRUCTURE/METAL NANOPARTICLE COMPOSITE}

본 발명은, 페리틴 등의 케이지 단백질의 표면에 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질과, 상기 단백질을 이용하여 제조한 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시킨 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체 등에 관한 것이다. 예를 들면, 나노미터 스케일의 미세구조를 갖는 흑연구조 화합물과 이것을 특이적으로 인식하는 융합페리틴 등의 케이지 단백질에 의하여 나노입자를 복수 담지시킨 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체는, 반도체·나노바이오테크놀로지 등에 유리하게 사용할 수가 있다.

탄소의 결정구조로서는 다이아몬드와 그라파이트가 종래부터 알려져 있으나, 1985년에는 R.E.Smalley, R.F.Curl, H.W.Kroto 등에 의해 C60이 발견되었다(예를 들면, 비특허문헌1). C60은, 12개의 5각형과 20개의 6각형으로 이루어지는 축구공 형상의 구조를 하고 있으며, C60 외에도 C70, C76 등의 큰 바구니 형상의 분자가 존재하며, 이들 일련의 분자는 「풀러린」이라고 불리고 있다. 또, 1991년에는 이이지마 스미오에 의해 「카본나노튜브」(비특허문헌2, 특허문헌1), 1999년에는 마찬가지로 이이지마 스미오에 의해 「카본나노혼」(비특허문헌3, 특허문헌1)이라는, 지금까지 그 존재가 알려져 있지 않았던 새로운 구조를 가진 탄소계 화합물이 잇달아 발견되었다. 이들, 풀러린, 카본나노튜브, 카본나노혼은 모두 탄소원자의 6원환과 5원환으로 구성되어 있으며, 나노미터 스케일의 미세구조체를 형성하기 때문에, 「나노흑연 구조체」로서 최근 큰 주목을 받고 있다.

나노흑연 구조체가 주목을 받는 이유를 몇 가지 들어 보면, 「카본나노튜브가, 그 카이럴리티(chirality)의 차이에 의해 금속과 반도체의 양방의 성질을 가질 수가 있다」(비특허문헌4), 「금속도입 풀러린이 초전도를 나타낸다」(비특허문헌5), 「카본나노혼이 나타내는 선택적인 기체저장능력」(비특허문헌6), 「카본나노혼이 갖는 의약화합물의 담지, 서방(徐放)능력」(특허문헌2, 비특허문헌7) 등이 있다. 이들의 특징적인 성질을 이용하여, 새로운 전자재료나 촉매, 광재료, 그 밖의 분야에서, 보다 구체적으로는, 반도체 배선, 형광표시관, 연료전지, 가스저장, 유전자치료 벡터, 화장품, 약품송달시스템, 바이오센서 등으로의 나노흑연 구조체의 응용이용이 기대되고 있다.

발명자 중의 한사람인 시바 키요타카는 나노흑연 구조체의 하나인 카본나노혼에 결합하는 펩티드 모티프를, 파지제시법에 의해 단리하고 있다(특허문헌3, 비특허문헌8).

한편, 페리틴단백질은, 「필수의 금속이지만, 독성도 동시에 갖는 『철』분 자」를 생체 내에 저장하는 단백질로서 종래부터 알려져 있다. 페리틴은 동·식물에서부터 박테리아에 이르기까지 보편적으로 존재하고 있으며, 생체 또는 세포 중의 철 원소의 호메오스타시스와 깊게 관련되어 있다. 인간이나 말 등의 고등 진핵생물의 페리틴은, 분자량 약 20kDa의 펩티드사슬이 직경 약 12㎚인 24량체로 이루어지는 구핵(球核)형상의 구조를 형성하고, 내부에 7-8㎚의 공간을 갖는다. 이 내부 공간에, 나노입자 형상의 산화철의 덩어리로서 철분자를 저장하고 있다. 단백질 구각(球殼)(케이지)을 구성하는 24개의 서브유니트에는 2종류의 타입(H타입, L타입)이 있으며, 그 조성비는 생물종, 조직에 따라 다르게 되어 있다.

천연으로는 철의 나노입자를 내부에 저장하는 페리틴이지만, 그러나 인공적으로는, 철 이외에도, 베릴륨, 갈륨, 망간, 인, 우라늄, 납, 코발트, 니켈, 크롬 등의 산화물, 또, 셀렌화카드뮴, 황화아연, 황화철, 황화카드뮴 등의 반도체·자성체 등의 나노입자를 저장할 수가 있다는 것을 나타내고 있으며, 반도체 재료공학분야나 보험의료분야에 있어서의 응용연구가 활발히 진행되고 있다.

특허문헌1 : 일본국 특개2001-64004

특허문헌2 : 일본국 특원2004-139247

특허문헌3 : 일본국 특개2004-121154

비특허문헌1 : Nature, 318:162-163, 1985

비특허문헌2 : Nature, 354:56-58, 1991

비특허문헌3 : Chem. Phys. Lett., 309:165-170, 1999

비특허문헌4 : Nature, 391:59-62

비특허문헌5 : Nature, 350:600-601

비특허문헌6 : 닛케이사이엔스, 42, 8월호, 2002

비특허문헌7 : Mol Pharmaceutics 1:399

비특허문헌8 : Langmuir, 20, 8939-8941, 2004

우수한 특성을 갖는 나노흑연 구조체와, 금속을 내포하는 페리틴분자를 조합시키는 것이 가능하다면, 지금까지 없었던 새로운 기능을 가진 복합재료의 개발을 기대할 수가 있다. 이 경우, 카본나노튜브, 카본나노혼 등의 나노흑연 구조체를 페리틴분자가 효율적으로 인식하고, 결합시키는 기술이 필요하게 된다. 그래서 본 발명의 과제는, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자 형성능을 갖는 페리틴분자가 가진 능력을 나노흑연 구조체 인식 펩티드에 융합시키는 것에 의해, 카본나노튜브·카본나노혼, 또는 그 수식체를 효율적으로 인식하고, 기능성 화합물을 담지시키는 것을 가능하게 하는 것에 있다. 또, 페리틴분자는 계면에서 2차원 결정형성능을 가지며, 분자배열능을 갖기 때문에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합한 페리틴의 분자배열능을 이용한 카본나노튜브·카본나노혼의 정렬을 가능하게 하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한바, 말의 비장에서 유래한 L타입 페리틴분자의 아미노말단을 코드하는 cDNA에, 서열번호1로 나타내는 아미노산 서열로 이루어지는 펩티드를 코드하는 DNA를 융합시키고, 대장균을 이용하여, 서열번호26에 나타내는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 발현시키고, 이 단백질을 정제하여, 얻어진 융합단백질의 내부 공간에 산화금속 나노입자를 유지시켜, 나노흑연 구조체상에 나노입자를 복수 담지시킬 수가 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, (1) 케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시킨 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (2) 케이지 단백질이, 페리틴단백질 패밀리인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (3) 페리틴단백질 패밀리가, 페리틴인 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (4) 페리틴이, 고등 진핵생물 유래의 페리틴인 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (5) 고등 진핵생물 유래의 페리틴이, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴인 것을 특징으로 하는 상기 (4)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (6) 케이지 단백질이, 세균에서 유래하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (7) 케이지 단백질이, 바이러스입자인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (8) 나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열로 이루어지는 펩티드인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (9) 나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열의 전부 또는 그 일부를 포함하는 나노흑연 구조체에 결합능을 갖는 펩티드인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (10) 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, DYFSSPYYEQLF(서열번호1)인 것을 특징으로 하는 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (11) 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, YDPFHII(서열번호2)인 것을 특징으로 하는 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (12) 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(11) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (13) 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속화합물 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(11) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (14) 금속화합물 나노입자가, 산화금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (15) 금속화합물 나노입자가, 자성재료 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (16) 금속이, 철, 베릴륨, 갈륨, 망간, 인, 우라늄, 납, 코발트, 니켈, 아연, 카드뮴 또는 크롬인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(15) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (17) 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 산화철 나노입자, 셀렌화카드뮴 나노입자, 셀렌화아연 나노입자, 황화아연 나노입자, 또는 황화카드뮴 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(11) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (18) 나노흑연 구조체가, 카본나노튜브 또는 카본나노혼인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(17) 중 어느 하나에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (19) 카본나노튜브 또는 카본나노혼이, 구성하는 탄소구조에 관능기가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (18)에 기재된 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (20) 나노흑연 구조체가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(19) 중 어느 하나에 기재되어 있는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (21) 금속 나노입자가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(19) 중 어느 하나에 기재되어 있는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체와, (22) 케이지 단백질이 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 20 기재의 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체에 관한 것이다.

또 본 발명은, (23) 케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질과, (24) 케이지 단백질이, 페리틴단백질 패밀리인 것을 특징으로 하는 상기 (23)에 기재된 단백질과, (25) 페리틴단백질 패밀리가, 페리틴인 것을 특징으로 하는 상기 (24)에 기재된 단백질과, (26) 페리틴이, 고등 진핵생물 유래의 페리틴인 것을 특징으로 하는 상기 (25)에 기재된 단백질과, (27) 고등 진핵생물 유래의 페리틴이, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴인 것을 특징으로 하는 상기 (26)에 기재된 단백질과, (28) 페리틴단백질 패밀리가, 세균에서 유래하는 것을 특징으로 하는 상기 (23)에 기재된 단백질과, (29) 케이지 단백질이, 바이러스입자인 것을 특징으로 하는 상기 (23)에 기재된 단백질과, (30) 나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열로 이루어지는 펩티드인 것을 특징으로 하는 상기 (23)~(29) 중 어느 하나에 기재된 단백질과, (31) 나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열의 전부 또는 그 일부를 포함하는 나노흑연 구조체에 결합능을 갖는 펩티드인 것을 특징으로 하는 상기 (23)~(29) 중 어느 하나에 기재된 단백질과, (32) 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, DYFSSPYYEQLF(서열번호1)인 것을 특징으로 하는 상기 (30)~(31)에 기재된 단백질과, (33) 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, YDPFHII(서열번호 2)인 것을 특징으로 하는 상기 (30)~(31)에 기재된 단백질과, (34) 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (23)~(33) 중 어느 하나에 기재된 단백질과, (35) 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속화합물 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (23)~(33) 중 어느 하나에 기재된 단백질과, (36) 금속화합물의 나노입자가, 산화 금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (35)에 기재된 단백질과, (37) 금속화합물의 나노입자가, 자성재료 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (35)에 기재된 단백질과, (38) 금속이, 철, 베릴륨, 갈륨, 망간, 인, 우라늄, 납, 코발트, 니켈, 아연, 카드뮴 또는 크롬인 것을 특징으로 하는 상기 (22)~(36) 중 어느 하나에 기재된 단백질과, (39) 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 산화철 나노입자, 셀렌화카드뮴 나노입자, 셀렌화아연 나노입자, 황화아연 나노입자, 또는 황화카드뮴 나노입자인 것을 특징으로 하는 상기 (23)에 기재된 단백질과, (40) 나노흑연 구조체가, 카본나노튜브 또는 카본나노혼인 것을 특징으로 하는 상기 (23)~(39) 중 어느 하나에 기재된 단백질과, (41) 카본나노튜브 또는 카본나노혼이, 구성하는 탄소구조에 관능기가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (40)에 기재된 단백질에 관한 것이다.

또한 본 발명은, (42) 상기 (23)~(41) 중 어느 하나에 기재된 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키는 방법과, (43) 상기 (23)~(41) 중 어느 하나에 기재된 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키고, 가열처리에 의해 단백질 부분을 제거하여, 나노흑연 구조체와 무기 금속화합물의 나노입자와의 복합체를 제조하는 방법과, (44) 상기 (23)~(41) 중 어느 하나에 기재된 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키고, 전자선처리에 의해 단백질 부분을 제거하여, 나노흑연 구조체와 무기 금속화합물의 나노입자와의 복합체를 제조하는 방법과, (45) 2차원 결정을 형성한 상기 (23)~(41) 중 어느 하나에 기재된 단백질에, 나노흑연 구조체를 결합시키고, 나노흑연 구조체를 배열시키는 방법과, (46) 2차원의 정렬을 형성한 상기 (23)~(41) 중 어느 하나에 기재된 단백질에, 나노흑연 구조체를 결합시키고, 나노흑연 구조체를 정렬시키는 방법에 관한 것이다.

도 1은, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴(LF)의 결정구조와 DYFSSPYYEQLF(서열번호1; N1서열)의 제시부위를 나타내는 도면. 말의 비장에서 유래하는 L페리틴(LFO)의 결정구조의 N말단부위를 빨간색으로 표시하였다. 도 1에 나타내는 바와 같이, LFO의 N말단은, 분자의 외측에 위치하기 때문에, N말단에 N1서열을 융합하는 것에 의해, N1서열을 다중으로 제시할 수가 있다.

도 2는, N1-LF발현 벡터 pKIS2 구축의 모식도. N1-LF 재조합 페리틴의 발현 벡터 pKIS2는, 말의 비장에서 유래하는 L페리틴의 발현 벡터인 pKITO를 제한효소 BamHI와 SacI로 절단하고, 어닐링(annealing)한 서열번호 22 및 23의 합성 DNA를 삽입하고, 이어서 BamHI로 절단한다. 그것에, pKITO를 BamHI로 절단하였을 때에 발생하는 짧은 DNA단편을 삽입하여 제조하였다.

도 3은, N1-LF의 최종 정제표준품의 폴리아크릴아미드겔 전기영동의 결과를 나타내는 도면. N1-LF의 최종 정제표준품 3㎍을 폴리아크릴아미드겔 전기영동에 의해, 그 균일성을 평가하였다. 15~25%의 농도 구배 겔에 의해 분리를 실시하고, 쿠마시 브릴리언트 블루(Coomassie Brilliant Blue)에 의한 염색을 실시한 결과, 목 적으로 하는 N1-LF의 분자량에 상당하는 위치에서만 단백질의 밴드가 관찰된 점으로부터, 대단히 순도가 높은 표준품인 것을 확인할 수가 있었다. 좌측의 레인은 분자량 마커이며, 위에서 부터 97.4, 66.3, 42.4, 30.0, 20.1, 14.4kDa에 상당한다. 우측의 레인은 N1-LF의 최종정제표준품.

도 4는, N1-LF의 내부 공간에 있어서의 산화철 나노입자의 형성을 나타내는 도면. N1-LF의 내부 공간에 산화철 나노입자를 형성시켰을 때의 용액의 상태. Control은, 페리틴단백질 용액을 포함하지 않는 것. 용액의 색으로부터 페리틴의 내부 공간에 산화철 나노입자가 형성된 것을 알 수가 있다.

도 5는, N1-LF의 내부 공간에 산화철 나노입자가 형성되어 있는 것을 나타내는 투과형 전자현미경 사진을 나타내는 도면. 1%의 금 글루코스에 의해 염색한 N1-LF상을 니혼덴시 JEOL1010, 100kV로 관찰하였다.

도 6은, LFO의 내부 공간에 산화철 나노입자가 형성되어 있는 것을 나타내는 투과형 전자현미경 사진을 나타내는 도면. 1%의 금 글루코스에 의해 염색한 N1-LF상을 니혼덴시 JEOL1010, 100kV로 관찰하였다.

도7은, 카본나노혼상에 담지된 산화금속 나노입자를 나타내는 도면. 카본나노혼에 결합능을 갖는 펩티드를, 페리틴단백질에 제시하는 것에 의해, N1-LF는 카본나노혼상에 금속산화물 나노입자를 특이적으로 복수 담지로 할 수가 있었다(좌측). 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴(LFO)에서는 카본나노혼상에 금속산화물 나노입자를 담지할 수가 없다(우측).

도 8은, 단층 카본나노튜브상에 담지된 산화금속 나노입자를 나타내는 도면. 카본나노혼에 결합능을 갖는 펩티드를, 페리틴단백질에 제시하는 것에 의해, N1-LF는 단층 카본나노튜브상에 복수의 금속산화물 나노입자를 담지할 수가 있었다.

본 발명의 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체로서는, 케이지 단백질 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시킨 복합체라면 특별히 제한되지 않으며, 또, 단백질로서는, 케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질이라면 특별히 제한되지 않는다. 여기서, 본 발명의 케이지 단백질이란, 내부에 공간을 가지며, 물질내포능력이 있는 단백질을 말한다.

상기 케이지 단백질로서는, 페리틴단백질의 패밀리와, 세균에서 유래하는 것과, 바이러스입자를 들 수가 있다. 페리틴단백질의 패밀리로서는, 페리틴이나 아포페리틴을 들 수가 있다. 예를 들면, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴 등의 고등 진핵생물 유래의 L타입이나 H타입의 페리틴을 적합하게 예시할 수가 있다. 세균에서 유래하는 케이지 단백질로서는, DpsA단백질이나 MrgA단백질을 들 수가 있다. 또, 바이러스입자로서는, 예를 들면, 레트로바이러스, 아데노바이러스, 로타바이러스, 폴리오바이러스, 사이트메가로바이러스, 칼리플라워모자이크바이러스 등의 바이러스 입자를 들 수가 있다.

상기 나노흑연 구조체로서는, 카본나노튜브, 카본나노혼 외에, 카본나노튜브나 카본나노혼이 구성하는 탄소구조에, 아미노기, 수산기, 카르복실기 등의 관능기가 부가되어 있는 것과 같은 수식된 나노흑연 구조체도 들 수가 있다.

상기 나노흑연 구조체 인식 펩티드로서는, 서열번호 1~20에 나타내는 아미노산 서열로 이루어지는 펩티드(특허문헌3, 비특허문헌8 참조)와, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열의 전부 또는 그 일부를 포함하는 나노흑연 구조체에 결합능을 갖는 펩티드를 들 수가 있으나, 그 중에서도 DYFSSPYYEQLF(서열번호 1)와 YDPFHII(서열번호 2)의 펩티드를 적합하게 예시할 수가 있다.

나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시키는 케이지 단백질 표면의 부위로서는, 나노흑연 구조체 인식 펩티드가 나노흑연 구조체와 결합할 수 있는 부위라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 페리틴의 경우, 아미노말단 이외에도, 페리틴의 표면에 노출된 루프구조부위 등을 예시할 수가 있다.

페리틴 등의 케이지 단백질의 표면에 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합하는 방법으로서는, 실시예에 기재되어 있는 바와 같이, Molecular Cloning: A laboratory Mannual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY., 1989., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1~38, John Wiley & Sons(1987-1997) 등에 기재되어 있는 방법에 준하여 실시할 수가 있다. 또, 페리틴 등의 케이지 단백질 표면에 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 화학적으로 결합시키는 방법으로서는, 문헌(Proteins second edition, T.E. Creighton, W.H.Freemen and Company, New York, 1993.과, G.T.Hermanson, in Bioconjugate Techniques, ed.G.T.Hermanson, Academic Press, San Diego CA, 1996, pp. 169-186.)에 기재된 방법을 들 수가 있다.

상기 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자로서는, 철, 베릴륨, 갈륨, 망간, 인, 우라늄, 납, 코발트, 니켈, 아연, 카드뮴, 크롬 등 금속의 나노입자와, 이들 금속의 산화물, 수산화물, 탄산염 등의 나노입자, 자성재료 나노입자 등의 금속화합물 나노입자를 들 수가 있으나, 산화철 나노입자, 셀렌화카드뮴 나노입자, 셀렌화아연 나노입자, 황화아연 나노입자, 황화카드뮴 나노입자를 적합하게 예시할 수가 있다.

상기의 케이지 단백질 표면에 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질에, 다시 기능성 펩티드, 예를 들면, 티탄에 결합능을 갖는 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시키고, 티탄 기반상에 나노흑연 구조체를 배열하고, 또한, 나노흑연 구조체에 나노입자를 복수 담지시킬 수도 있다.

페리틴 등의 2차원 결정 형성능을 갖는 케이지 단백질의 경우, 이와 같은 케이지 단백질을 2차원 결정화하는 것에 의해, 나노미터 사이즈의 패턴제조가 가능해진다. 예를 들면, 케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키고, 가열처리 또는 전자선처리에 의해 단백질 부분을 제 거하면, 나노흑연 구조체가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체나, 금속나노입자가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체를 얻을 수가 있다. 얻어진 복합체는, 디바이스·메모리 등, 반도체 분야에 있어서의 디바이스·메모리 등의 고집적화의 기본 기술이 될 수 있다.

또, 케이지 단백질을, 예를 들면, 글루타르알데히드와 같은 복수의 관능기를 갖는 화합물과 단백질을 구성하는 아미노산의 측쇄 사이의 반응성을 이용하여, 단백질끼리 및 기판과의 사이에 가교결합을 형성시키는 것에 의해, 단백질을 기재(基材)상에 고정화하는 방법이나, 관능기를 갖는 SAM(막을 자기형성 할 수 있는 능력을 갖는 분자)을 기재상에 배치하고, 그 관능기와 단백질을 구성하는 아미노산의 측쇄와의 사이에 결합을 형성시켜서 단백질을 고정화하는 방법 등에 의해, 2차원의 정렬로 구성하는 것에 의해서도, 나노흑연 구조체가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체나, 금속 나노입자가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체를 얻을 수가 있다. 얻어진 복합체는, 디바이스·메모리 등, 반도체분야에 있어서의 디바이스·메모리 등의 고집적화의 기본기술이 될 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는바, 본 발명의 기술적 범위는 이들 예시에 한정되는 것은 아니다.

실시예1

말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴(LF)에 서열번호 1로 나타내는 아미 노산 서열로 이루어지는 나노흑연 구조체 인식 펩티드(N1)를 융합한 융합 페리틴단백질(N1-LF, 도1)의 발현을 위한 DNA(pKIS2)의 제조는, 이하의 순서대로 실시하였다. 즉, 서로 상보적이며 개시코든인 Met에 이어서, 서열번호 21로 나타내는 아미노산 서열을 코드하고, 개시코든 측으로 제한효소 BamHI 링커 서열을, 반대측에 제한효소 SalI 링커서열을 갖는 서열번호 22 및 서열번호 23의 합성DNA, 각 100pmole/㎕를 50mM NaCl, 10mM Tris-HCl, 10mM MgCl₂ 중에서 혼합하고, 70℃에서 10분간 가온한 후, 서서히 실온으로 되돌리는 것에 의해, 어닐링반응을 실시하였다. 다음에, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴 cDNA가, tac프로모터 하류에 클로닝된 플라스미드 pKITO(Okuda et al. 2003, Biotechnology and Bioengineering, Vol 84, No. 2, p187-194)를 제한효소 BamHI, SalI로 소화, 1% 아가로스 겔 전기영동에 의해, 분리되는 약 6kb의 큰 DNA 프래그먼트를 Gene Clean II kit(BIO101사)에 의해 정제하고, 상술한 어닐링한 DNA와 혼합하여, T4DNA리가아제를 사용하여 결합시켰다.

다음에, 이 DNA와 pKITO를, 각각 BamHI로 소화하고, 1% 아가로스 겔 전기영동에 의해 분리되는 DNA 프래그먼트, 전자는 약 6kb의 프래그먼트, 후자는 약 300bp의 프래그먼트를 Gene Clean II kit(BIO101사)에 의해 정제하고, T4 DNA Ligase를 사용하여 결합시켰다. 결합한 DNA를 대장균 XLI-blue주(hsdR17, supE44, recA1, endA1, gyrA46, thi, relA1, lac/F'[proAB＋, lacI^q△(lacZ)M15::Tn10(tetR)])에, 통상적인 방법(Molecular Cloning Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press)에 따라서 클론화하고, pKITO의 약 300bp의 BamHI 프래그먼트 내의 프라이머(서열번호 24)를 사용하여, DNA시퀀스에 의해, 목적으로 하는 방향으로 약 300bp의 BamHI 프래그먼트가 삽입되어 있는 클론을 다이데옥시 터미네이트법에 의해 결정하였다(CEQ DTCS Quick start kit, Beckman사, 캘리포니아). 반응산물의 영동과 데이터 해석에는, 오토 캐필러리 시퀀서(CEQ2000, Beckman)를 사용하였다.(도2)

말의 비장에서 유래하는 L형 페리틴에 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합한 융합 페리틴단백질의 발현·정제는 이하와 같이 실시하였다.

대장균 XLI-blue주에, 통상적인 방법에 따라 pKIS2를 형질전환하고, 콜로니를 멸균된 이쑤시게로 채취하여, 5ml의 LB배지에서 37℃, 16-18시간 진탕배양하였다. 다음에, 이 배양액을, 1리터의 LB배지에 이식하여 37℃에서 다시 16-18시간 진탕배양을 실시하였다. 대장균을, 원심분리(Beckman J2-21M, JA-14 로터, 5000rpm, 5분)에 의해 집균(集菌)하였다. 집균한 대장균을, 80ml의 50mM Tris-HCl pH8.0으로 세정하고, 다시, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 4000rpm, 10분)에 의해 집균하였다. 30ml의 50mM Tris-HCl pH8.0으로 현탁한 후, 초음파 파쇄기(BRANSON, SONIFIER 250, 미량칩, 출력최대, duty cycle 50%, 2분을 3~4회 반복)를 이용하여, 대장균 파쇄액을 얻었다. 대장균 파쇄액을, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 8000rpm, 30분)에 의해, 가용성의 획분을 회수하고, 65℃에서 20분간 온욕(溫浴)하는 것에 의해, 협잡(夾雜) 단백질의 변성(變性)을 실시하였다. 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 8000rpm, 30분)에 의해, 침전(沈澱)을 형성하는 변성한 협잡 단백질을 제거하고, 상징(上澄)을 회수하였다.

회수한 상징에 최종 농도가 0.5M이 되도록 5M NaCl을 첨가·교반하고, 실온에서 5~10분 정치한 후, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 5000rpm, 10분)에 의해 침전을 회수하였다. 침전을 20ml의 50mM Tris-HCl(pH8.0)에 용해시키고, 다시 최종 농도가 0.5M이 되도록 5M NaCl을 첨가·교반하고, 실온에서 5-10분 정치한 후, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 5000rpm, 10분)에 의해 침전을 회수하였다. 또한, 침전을 20ml의 50mM Tris-HCl(pH8.0)에 용해시키고, 이번에는 최종 농도가 0.375M이 되도록 5M NaCl을 첨가·교반하고, 실온에서 5-10분 정치한 후, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 5000rpm, 10분)에 의해 침전을 회수하였다. 회수한 침전을, 10ml의 50mM TrisHCl(pH8.0)에 용해시켰다.

또한, 필요에 따라서 겔 여과 크로마토그래피에 의한 정제를 실시하고 있다. 즉, 상술한 정제표준품 200~500㎕을 50mM TrisHCl(pH7.5), 150mM NaCl, 1mM NaN3으로 평형화한 SW4000XL 칼럼(TOSO)에 주입하고, 유속 1ml/min으로 크로마토그래피에 의한 분리정제를 실시하고, 페리틴 24량체에 상당하는 프랙션(fraction)을 회수하였다(도3).

실시예2

실시예1에서 얻어진 N1-LF가 리콤비넌트 아포페리틴과 마찬가지로, 내부 공간에 산화철의 나노입자 형성능을 갖는 것을, 이하의 순서로 확인하였다.

50mM HEPES-NaOH(pH7.0), 0.5mg/ml N1-LF용액에, 50mM의 황산암모늄철(II) 6수화물을 1/10부피 첨가(최종 농도 5mM)하고, 실온에서 하룻밤 정치하였다(도4). 그 후, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 3000rpm, 10분)에 과량의 산화철을 침전시켜 제거하는 조작을 2회 반복하였다. 다음에, 초(超)원심분리기(Beckman, TLA 100.4 로터, 50,000rpm, 1시간)에 의한 원심조작에 의해, N1-LF를 침전시켰다. 이 침전을 50mM TrisHCl(pH8.0)에 의해 용해시키고, 등량의 15% 자당용액의 위에 중층(重層)하여, 다시 초 원심분리기(Beckman, TLA 100.4 로터, 50,000rpm, 1시간)에 의한 원심조작에 의해 자당획분에 있는 N1-LF를 회수하였다. 회수한 N1-LF는, 산화철의 나노입자가 형성되어 있는 것을 투과형 전자현미경(JEOL1010, 100kV, 1% 금 글루코스 염색, 도5)에 의해 확인하고, 회수한 N1-LF는, 50mM TrisHCl(pH8.0)에 투석한 후, BioRad Protein Assay(BioRad사)에 의해 정량(定量)하여, 다른 실험에 사용하였다.

(비교예1)

말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴(LFO)도 실시예1과 마찬가지로, 재조합체를 사용하였다. 재조합체의 조제는, 이하와 같이 실시하였다. 대장균 XLI-blue주에, 통상적인 방법에 따라 pKITO를 형질전환하고, 콜로니를 멸균된 이쑤시개로 채취하여, 5ml의 LB배지에서 37℃, 16-18시간 진탕배양하였다. 다음에, 이 배양액을, 1리터의 LB배지에 이식하여 37℃에서 다시 16-18시간 진탕배양을 실시하였다. 대장균을, 원심분리(Beckman J2-21M, JA-14 로터, 5000rpm, 5분)에 의해 집균하였다. 집균한 대장균을, 80ml의 50mM Tris-HCl(pH8.0)로 세정하고, 다시, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 4000rpm, 10분)에 의해 집균하였다. 30ml의 50mM Tris-HCl(pH8.0)으로 현탁한 후, 초음파 파쇄기(BRANSON, SONIFIER 250, 미량칩, 출력최대, duty cycle 50%, 2분을 3~4회 반복)를 사용하여, 대장균 파쇄액을 얻었다. 대장균 파쇄액을, 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 8000rpm, 30분)에 의해, 가용성의 획분을 회수하고, 65℃에서 20분간 온욕하는 것에 의해, 협잡 단백질의 변성을 실시하였다. 원심분리(쿠보타사, 5922, RA410M2 로터, 8000rpm, 30분)에 의해, 침전을 형성하는 변성한 협잡 단백질을 제거하고, 상징을 회수하였다.

상징을, 50mM TrisHCl(pH8.0)로 평형화한 음이온교환 크로마토담체인 Q-sepharose HP(Amersham)에 주입하고, 100ml의 100-500mM 염화나트륨 농도 구배(3ml/min)에 의해 용출시켰다. LFO를 포함하는 획분 약 40ml을, 센트리프레프10(centriprep)(아미콘)에 의해 2.5~3ml로 농축하고, 50mM TrisHCl(pH8.0), 150mM NaCl(이하 TBS)로 평형화한 60㎝ 길이의 겔 여과 크로마토그래프·세파아크릴 S-400에 주입하고, 유속 1.5ml/min으로 크로마토그래피를 실시하였다. LFO를 포함하는 각 획분~100㎕를 50mM TrisHCl pH7.5, 150mM NaCl, 1mM NaN3으로 평형화한 SW4000XL칼럼, 유속 1ml/min으로 크로마토그래피에 의한 분석을 실시하고, 페리틴 24량체에 상당하는 획분을 확인하고, 이하의 실험에 사용하였다.

(비교예2)

비교예1에서 얻어진 LFO의 내부 공간으로의 산화철의 나노입자형성은, 실시예2와 동일한 순서로 실시하였다. 나노입자 형성의 확인도 마찬가지로 실시예2와 동일하게 실시하였다(도6).

실시예3

실시예2에서 얻어진 산화철의 나노입자를 내부 공간에 갖는 N1-LF(서열번호 26)는 특이적으로 나노흑연 구조체에 결합하나, 비교예2에서 얻어진 산화철의 나노입자를 내부 공간에 갖는 LFO(서열번호25)는, 나노흑연 구조체에 결합할 수가 없다는 것을 나타내기 위하여, 이하의 실험을 실시하였다.

Ar가스의 6x10⁴Pa 분위기압 내의 소결된 둥근 막대 형상의 탄소표면에 고출력의 CO₂가스 레이저광(출력 100W, 펄스폭 20ms, 연속발진)을 조사하고, 발생한 그을음형상의 물질을 에탄올에 현탁시키고, 초음파 교반(주파수 40kHz, 시간 60분)과 데칸테이션을 4회 반복하여 단층의 카본나노혼을 얻었다. 이 단층의 카본나노혼의 약 200mg을, 농도 약 70%의 질산 40ml 중에 첨가하고, 130℃에서 1시간 환류를 실시하였다. 종료 후, 이온교환수로 묽게 하여 원심분리를 실시하여, 상징물을 버리는 것을 반복하여 중화 세정하고, 관능기(카르복실기를 포함한다)를 갖는 수용성의 단층 카본나노혼을 조제하였다.

상기 카본나노혼을, 1mg/ml이 되도록 0.1% 우태아혈청 알부민·0.05% Polyoxyethylenesorbitan monolaurate[이하, Tween-20(시그마사, St.Louis)] 함유 TBS(이하 TBS-BT)에 용해시켰다. 카본나노혼을, 원심조작(쿠보타사, 5922, AT-2018M 로터, 15000rpm, 15분)에 의해 침전시키고, 1mg/ml이 되도록 TBS-BT로 현탁시켰다. 이 조작을 3회 반복한 후, 침전한 카본나노혼을, 1mg/ml이 되도록 0.1mg/ml의 산화철 나노입자를 코어에 갖는 N1-LF 또는 LFO가 함유된 TBS-BT로 현탁하였다. 12시간, 실온에서 타이테크사 제품인 rotator RT-50을 사용하여 회전교반하였다. 결합하지 않았던 페리틴분자를 제거하기 위하여, 카본나노혼을 원심조 작(쿠보타사, 5922, AT-2018M 로터, 15000rpm, 15분)에 의해 침전시키고, 400㎕의 0.05% Tween20 함유 TBS로 5회 세정한 후, 멸균수로 치환하여 탈염한 것을, 투과형 전자현미경(TOPCON EM-002B, 가속전압 120kV)으로 관찰을 실시하여, N1-LF를 카본나노혼과 혼합하였을 때, 산화철 나노입자가 카본나노혼에 복수 담지되고, 한편 LFO의 경우, 산화철 나노입자가 카본나노혼상에 관찰되지 않는 것으로부터, N1-LF가 특이적으로 카본나노혼에 결합능을 가지고 있으며, 이 능력을 이용한 나노흑연 구조체상으로의 나노입자의 담지방법의 유효성을 확인하였다(도7).

실시예4

화학적 기상성장법(氣相成長法)으로 합성된 단층 카본나노튜브인 Hipco(카본나노테크놀로지스사, 텍사스)를 1750℃, 1x10^-5 Torr로 5시간 처리한 후, 농도 70%의 질산 중, 약 130℃에서 30분 환류를 실시하였다. 종료 후, 수산화나트륨으로 중화하고, 증류수로 세정하여, 관능기(카르복실기를 포함한다)를 갖는 단층 카본나노튜브를 조제하였다.

이 단층 카본나노튜브를, 실시예3과 마찬가지로, TBS-BT에 용해시켰다. 단층 카본나노튜브를, 원심조작(쿠보타사, 5922, AT-2018M 로터, 15000rpm, 15분)에 의해 침전시키고, 다시 TBS-BT로 현탁하였다. 이 조작을 3회 반복한 후, 침전된 단층 카본나노튜브에 실시예3과 동일하게 산화철 나노입자를 코어에 갖는 N1-LF 함유 TBS-BT로 현탁하였다. 12시간, 실온에서 타이테크사 제품인 rotator RT-50을 사용하여 회전교반하였다. 결합하지 않았던 페리틴분자를 제거하기 위하여, 단층 카본 나노튜브를 원심조작(쿠보타사, 5922, AT-2018M 로터, 15000rpm, 15분)에 의해 침전시키고, 0.05% Tween20 함유 TBS로 5회 세정한 후, 멸균수로 치환하여 탈염한 것을, 투과형 전자현미경(TOPCON EM-002B, 120kV)으로 관찰을 실시하여, N1-LF를 단층 카본나노튜브와 혼합하였을 때에, 산화철 나노입자가 카본나노혼에 복수 담지되는 것을 확인하였다(도8).

본 발명에 있어서, 나노미터 스케일의 미세구조를 갖는 흑연구조 화합물과 이것을 특이적으로 인식하는 융합페리틴 등의 케이지 단백질에 의하여 나노입자를 복수 담지시킨 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체는, 반도체·나노바이오테크놀로지 등에 유리하게 사용할 수가 있으므로, 산업상이용가능성이 있다.

<110> Japan Science and Technology Agency <120> NANOGRAPHITE STRUCTURE/METAL NANOPARTICLE COMPOSITE <130> PI-7K1031JP <150> JP2004-374093 <151> 2004-12-24 <160> 26 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:pNHD12-5-2 <400> 1 Asp Tyr Phe Ser Ser Pro Tyr Tyr Glu Gln Leu Phe 1 5 10 <210> 2 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> domain recognizing nanographite structure <400> 2 Tyr Asp Pro Phe His Ile Ile 1 5 <210> 3 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> domain recognizing nanographite structure <400> 3 Gly His Trp His His Ile Thr Lys Val Ser Lys Gln 1 5 10 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> domain recognizing nanographite structure <400> 4 Trp Pro Gly Trp His His Val Pro Pro Ala Val Ser 1 5 10 <210> 5 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> domain recognizing nanographite structure <400> 5 Ser Trp His His Lys His Gly Val Asp Tyr 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Claims

케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시킨 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항에 있어서,

케이지 단백질이, 페리틴단백질 패밀리인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제2항에 있어서,

페리틴단백질 패밀리가, 페리틴인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제3항에 있어서,

페리틴이, 고등 진핵생물 유래의 페리틴인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제4항에 있어서,

고등 진핵생물 유래의 페리틴이, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항에 있어서,

케이지 단백질이, 세균에서 유래하는 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항에 있어서,

케이지 단백질이, 바이러스입자인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열로 이루어지는 펩티드인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열의 전부 또는 그 일부를 포함하는 나노흑연 구조체에 결합능을 갖는 펩 티드인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제8항 또는 제9항에 있어서,

서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, DYFSSPYYEQLF(서열번호 1)인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제8항 또는 제9항에 있어서,

서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, YDPFHII(서열번호 2)인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속나노입자인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속화합물 나노입자인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제13항에 있어서,

금속화합물 나노입자가, 산화금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제13항에 있어서,

금속화합물 나노입자가, 자성재료 나노입자인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

금속이, 철, 베릴륨, 갈륨, 망간, 인, 우라늄, 납, 코발트, 니켈, 아연, 카드뮴 또는 크롬인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 산화철 나노입자, 셀렌화카드뮴 나노입자, 셀렌화아연 나노입자, 황화아연 나노입자, 또는 황화카드뮴 나노입자인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체가, 카본나노튜브 또는 카본나노혼인 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제18항에 있어서,

카본나노튜브 또는 카본나노혼이, 구성하는 탄소구조에 관능기가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

금속 나노입자가 기판상에서 2차원으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
제20항에 있어서,

케이지 단백질이 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 나노흑연 구조체-금속 나노입자 복합체.
케이지 단백질의 표면에, 나노흑연 구조체 인식 펩티드를 융합 또는 화학적으로 결합시킨 단백질.
제23항에 있어서,

케이지 단백질이, 페리틴단백질 패밀리인 것을 특징으로 하는 단백질.
제24항에 있어서,

페리틴단백질 패밀리가, 페리틴인 것을 특징으로 하는 단백질.
제25항에 있어서,

페리틴이, 고등 진핵생물 유래의 페리틴인 것을 특징으로 하는 단백질.
제26항에 있어서,

고등 진핵생물 유래의 페리틴이, 말의 비장에서 유래하는 L타입의 페리틴인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항에 있어서,

페리틴단백질 패밀리가, 세균에서 유래하는 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항에 있어서,

케이지 단백질이, 바이러스입자인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열로 이루어지는 펩티드인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체 인식 펩티드가, 서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열의 전부 또는 그 일부를 포함하는 나노흑연 구조체에 결합능을 갖는 펩티드인 것을 특징으로 하는 단백질.
제30항 또는 제31항에 있어서,

서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타내는 아미노산 서열이, DYFSSPYYEQLF(서열번호 1)인 것을 특징으로 하는 단백질.
제30항 또는 제31항에 있어서,

서열번호 1~20 중 어느 하나에 나타애는 아미노산 서열이, YDPFHII(서열번호 2)인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 금속화합물 나노입자인 것을 특징으로 하는 단백질.
제35항에 있어서,

금속화합물의 나노입자가, 산화 금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 단백질.
제35항에 있어서,

금속화합물의 나노입자가, 자성재료 나노입자인 것을 특징으로 하는 단백질.
제22항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,

금속이, 철, 베릴륨, 갈륨, 망간, 인, 우라늄, 납, 코발트, 니켈, 아연, 카드뮴 또는 크롬인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항에 있어서,

무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자가, 산화철 나노입자, 셀렌화카드뮴 나노입자, 셀렌화아연 나노입자, 황화아연 나노입자, 또는 황화카드뮴 나노입자인 것을 특징으로 하는 단백질.
제23항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,

나노흑연 구조체가, 카본나노튜브 또는 카본나노혼인 것을 특징으로 하는 단 백질.
제40항에 있어서,

카본나노튜브 또는 카본나노혼이, 구성하는 탄소구조에 관능기가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 단백질.
상기 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 기재된 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키는 방법.
상기 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 기재된 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키고, 가열처리에 의해 단백질 부분을 제거하고, 나노흑연 구조체와 무기 금속화합물의 나노입자와의 복합체를 제조하는 방법.
상기 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 기재된 단백질의 내부 공간에, 무기 금속원자 또는 무기 금속화합물의 나노입자를 유지시키고, 나노흑연 구조체 인 식 펩티드의 나노흑연 구조체와의 친화성을 이용하여, 나노흑연 구조체에 무기 금속원자 또는 무기금속화합물의 나노입자를 복수 담지시키고, 전자선처리에 의해 단백질 부분을 제거하고, 나노흑연 구조체와 무기 금속화합물의 나노입자와의 복합체를 제조하는 방법.
2차원 결정을 형성한 상기 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 기재된 단백질에, 나노흑연 구조체를 결합시켜, 나노흑연 구조체를 배열시키는 방법.
2차원의 정렬을 형성한 상기 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 기재된 단백질에, 나노흑연 구조체를 결합시켜, 나노흑연 구조체를 배열시키는 방법.