Peptides and proteins self-organize to form various nanostuctures including nanotubes, nanospheres and nanowires via their molecular recognizability. Recently, aromatic dipeptide molecules have attracted numerous attentions because of the high thermal and mechanical properties of their assembled morphologies.
An aromatic peptide molecules have attracted considerable attention as potential building blocks for fabricating nanostructures through self-assembly. The synthesis of a building block, β-benzyl γ-aminobutyric acid (β-benzyl GABA), which has a simple chemical structure, is reported in this thesis. β-benzyl GABA could be easily synthesized in a straightforward manner from (1R,5S)-bicyclic lactone. A SEM analysis revealed that the self-assembled β-benzyl GABA forms one-dimensional nanobelt structures. Furthermore, from SEM images and TGA data, it was observed that the nanobelts are thermally stable up to 200℃ under heat treatment.
It thus appears that β-benzyl GABA building blocks could be useful in diverse fields of science and hold promise for biological and electronic device applications. They are also potentially useful nanoscale building blocks for bionanofabrication process.
자연계에는 수 많은 3-dimensional 나노구조들이 존재한다. DNA 이중 나선, 세포막 등 다양한 구조들은 자발적인 분자단위의 조합으로 형성되며 이를 self-assembly라 한다. 자가조립 과정은 반데르발스 인력, 정전기적 인력, 수소결합, aromatic stacking interaction과 같은 약한 intermolecular bond에 의해 진행된다. Bottom-up 측면에서 분자 block 내의 이러한 힘들을 조절함으로써 잘 defined된 나노구조를 다량 생산할 수 있다.
최근 새로운 물질로 천연 building block (핵산, 인지질, amino acid)을 이용한 fabrication이 큰 관심이 되고 있으며 그 중에서도 amino acid는 화학적, 생물학적으로 modification이 가능한 다양한 chemical moieties를 가지고 있어 가장 각광 받고 있다. 지금까지 발표된 연구들에 의하면 amino acid를 이용한 나노구조는 크게 dipeptides, cyclic peptides, linear peptides로 전부 펩타이드 형태이며 dipeptides가 가장 간단한 분자구조이다. 그러나 amino acid는 펩타이드 형태보다 level이 더 낮다. 일반적으로 amino acid는 펩타이드와 비교하여 작은 크기와 높은 용해로 쉽게 용매화하여 용액 안에서 안정하기 때문에 자가조립이 어렵다.
각각의 peptides block들은 어떠한 메커니즘으로 나노구조를 형성하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 다만 기본적인 분자간의 non-covalent bond 외에도 aromatic stacking interaction이 잘 배열된 구조를 만드는데 있어서 필수적인 것으로 알려져 있다. 만약 amino acid 단위에서도 이를 만족시킬 수 있으면 충분히 자가조립을 통한 나노구조를 형성 할 것으로 예상한다. 또한 이를 연구함으로써 자가조립에 의한 나노구조 형성 메커니즘을 정확히 확인 할 수 있다고 생각한다.
