인체 분자표적 검출 형광 바이오센서 개발

박승범 교수 연구팀, 형광물질 밝기 예측 통한 검출 기술 개발

박승범 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 인체 분자표적을 검출할 수 있는 형광바이오센서를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 유전자동의보감사업단은 서울대학교 박승범 교수 연구팀이 유기발광다이오드(OLED)나 바이오센서에 활용되고 있는 형광물질의 밝기 변화에 대한 근본 원리를 체계적으로 설명하고 다양한 색을 구현하는 형광물질의 밝기 예측을 통해 표적물질을 검출할 수 있는 새로운 형광바이오센서를 개발했다고 27일 밝혔다.

미래창조과학부가 추진하는 바이오·의료기술개발사업의 일환으로 사업을 진행하고 있는 사업단 지원 박 교수팀은 인돌리진 기반의 독창적인 형광물질인 서울플로어의 효율적인 합성법을 개발하고 이를 이용해 만든 다양한 형광물질들의 광유발 전자전이를 밝혀 형광 밝기를 조절할 수 있다는 것을 보고했다.

연구에서 사용한 서울플로어는 구조적 변화에 의해 형광파장의 변화를 예측할 수 있는 독창적인 형광물질로 기존의 물질과 달리 주변 환경 변화에 따라 파장이 역동적으로 변화해 형광바이오센서의 개발에 이용돼 왔지만 기존 합성법은 다중표적발굴에 활용 가능한 다양한 형광물질을 만드는데 제한적이고 형광물질의 밝기, 즉 양자효율의 변화를 예측할 수 없다는 한계가 있었다.

형광물질은 그 양자효율을 예측하기 어려워 형광 밝기의 조절을 통한 바이오센서나 OLED 원천물질 개발에 제한이 있었다.

이번 연구에서는 금, 은, 팔라듐 기반의 금속촉매를 활용해 인돌리진 형광체의 효율적인 합성법을 개발해 서울플로어 형광물질들이 곁가지 구조의 변화에 따라 광유발 전자전이를 조절하고 이를 통해 형광물질의 밝기를 조절할 수 있도록 해 OLED나 형광바이오센서의 합리적 디자인과 합성을 가능하게 했다.

이번 연구 성과는 독창적으로 형광파장을 조절할 수 있는 형광물질인 서울플로어의 손쉬운 합성을 가능하게 했고 구조적 변화에 따른 형광 양자효율 변화를 합리적으로 설명해 이를 활용한 세포내 표적을 손쉽게 감지할 수 있는 형광바이오센서의 개발에 활기를 불어넣어 천연물과 같은 복합물질의 다중표적발굴에 견인차 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

연구 결과는 화학 분야 최고 권위 국제학술지인 앙게반테 케미 27일자 커뮤니케이션으로 게재됐다.