Gold nanoparticles with different sizes were prepared by adjusting the amount of sodium citrate added to a HAuCl4 solution as reducing agent. The surface of the gold particles were modified with various biomolecules with amine, carboxyl and/or thiol groups: amino acids (arginine, lysine, cysteine and glutathione); two oligopeptides with molecular weights of 953 and 1162 respectively; and proteins(bovine serum albumin (BSA) and human serum albumin (HSA)). The flocculation behavior of the modified gold nanoparticles was investigated by observing colorimetric changes and morphological changes with an UV-Visible spectrophotometer and a transmission electron microscope (TEM), respectively. Being capped with a small amino acid such as arginine, small gold nanoparticles flocculated more easily than large ones. On the contrary, large nanoparticles were observed to flocculate more easily when gold particles were capped with the proteins. The driving force for the flocculation of small biomolecules-capped gold particles was considered to be hydrogen bonding among the biomolecules, while the governing mechanism for the flocculation of protein-capped gold nanoparticles was considered to be van der Waals interaction among the gold particles
본 연구에서는 생체 분자와 결합된 금 입자의 크기에 따른 응집 현상을 알아보았다. 금 나노 입자는 첨가하는 환원제의 양을 조절하여 다양한 크기로 만들 수 있다. 이 각각의 금 나노 입자들은 다양한 아미노산 (arginine, lysine, cysteine, glutathione), 펩타이드, 단백질 (bovine serum albumin, human serum albumin, mouse IgG) 들과 결합하여 선택적인 응집 현상을 나타내었다. 작은 크기의 금 나노 입자는 아미노산과 같은 작은 생체분자와 결합될 때 불안정하게 응집하는 경향을 관찰하였다. 이는 금 입자 표면 위에서 아미노산간에 수소결합을 형성함으로써 금 나노 입자의 응집을 야기한 것으로 해석된다. 반면에 단백질 같은 큰 생체분자들은 큰 나노 입자와 결합될 때 응집하는 현상이 나타났는데, 이는 DLVO theory에 의한 반데르발스 힘에 기인한 것으로 생각된다. 아미노산과 단백질의 중간 분자량 정도인 펩타이드의 경우는, 많은 펩타이드 작용기들로 만들어진 강한 수소 결합의 힘에 의해 금 나노 입자들이 모든 크기에서 응집되는 현상을 관찰하였다. 이 밖에도 thiol기를 포함하는 생체분자는 크기에 관계없이 모든 금 나노 입자와 응집한 상태로 존재하였는데, 이는 thiol기가 금 입자 표면에 강하게 결합하여 생체분자간 응집 현상을 강하게 유도하기 때문으로 해석된다. 이러한 결과들을 통해 다양한 크기의 금 나노 입자와 여러 생체분자들 간의 상호 작용을 포괄적으로 파악할 수 있다.
