유전적으로 암호화된 나노링 조립

핵심 개념: M13 바이러스의 길이는 패키징된 DNA 크기에 비례하므로, DNA 길이를 선택함으로써 조립 전에 링의 둘레를 미리 프로그래밍할 수 있다 (see Nam et al., Nano Lett. (2004), p. 23–24). 링 폐합(ring closure)을 위해서는 두 말단을 동시에 포획하는 이종이기능성(heterobifunctional) streptavidin-NiNTA-linker가 필요하다 (pIX에서 His6–Ni-NTA; pIII에서 항-스트렙타비딘(anti-streptavidin)); 동종이기능성(homodifunctional) 대조군으로는 링이 형성되지 않는다.

구조 유형은 바이러스:링커 몰 비율만으로 제어된다: 1:1 → 링; ~10:1 (바이러스 과잉) → 선형/방사형으로 연결된 사슬 (여러 바이러스가 하나의 링커를 공유); ~1:100 (링커 과잉) → 모든 결합 부위가 별개의 링커 분자로 포화되어 파지 간 가교 형성이 억제됨 (see Nam et al., Nano Lett. (2004), Figs. 2–4). 링은 통상 조건에서 안정하나 (His6–Ni-NTA Kd ~10⁻¹³ M; 항-스트렙타비딘은 바이오틴–스트렙타비딘 Kd ~10⁻¹⁵ M보다 약함), 50 mM 이미다졸 (His6 경쟁자) 또는 5 mM 바이오틴 (항-스트렙타비딘 경쟁자) 처리 시 가역적으로 해리되어, 프로그래밍 가능한 초분자 스위치(supramolecular switch)로 기능한다 (see Nam et al., Nano Lett. (2004), Fig. 5).

연관 개념: genetic-dual-display-functionalization (pVIII + pIII SERS 프로브 전략) — 두 접근법 모두 서로 다른 M13 외피 단백질의 유전적 프로그래밍 가능성을 활용하지만, 목적하는 구조적 결과가 상이하다 (여기서는 링 폐합, 저쪽에서는 SERS 프로브 사슬 형성).