다종 분자 동시 검출 가능한 신속 진단ㆍ분석 기술 개발

함승주 교수팀, 공기 중 유해 바이러스 검출 길 열어

함승주 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 다종 분자의 동시 검출이 가능한 빠른 진단ㆍ분석 기술을 개발했다.

미래창조과학부는 함승주 연세대 교수와 나성수 고려대 교수 공동연구팀이 공진 주파수를 이용해 다종의 분자를 동시에 검사하고 신속히 진단분석이 가능한 다공성 나노 구조체 캔틸레버를 개발했다고 2일 밝혔다.

캔틸레버는 한쪽 끝은 고정되고 다른 쪽은 받쳐지지 않은 형태로 유연하게 휘어지는 성질을 바탕으로 분자의 분석을 위한 원자현미경의 탐침으로 사용되고 있음. 최근에는 물리, 화학 및 생체학 센서로의 응용이 활발하게 이뤄지고 있다.

이번 연구는 미래부 글로벌프론티어사업의 바이오나노헬스가드연구단 지원을 받아 수행돼 연구 성과는 네이처 커뮤니케이션즈 지 지난달 30일에 소개됐다(책임저자 : 함승주 연세대 교수, 나성수 고려대 교수, 제1저자 : 박진성 고려대 교수, 연세대 방도연 박사, 기계공학부 장규환 박사 과정생, 공동저자 : 연세대 김은경 교수).

일반 캔틸레버는 평면이 매끄러운 2차원 구조를 가지고 있어 물질 고유의 정보를 담고 있는 광학적 신호 일종인 라만 산란 신호 증폭이 일어나지 않고 표면적이 상대적으로 넓지 않아 표면에 흡착될 수 있는 분자의 수가 제한적이다.

작은 분자가 탐침에 흡착됐을 때 변화하는 공진주파수의 크기도 크지 않아 표면에 붙은 물질의 정성적 분석이 어려웠다.

이번에 개발된 나노 다공성 구조체로 덮인 캔틸레버는 표면이 울퉁불퉁한 다공성 층을 형성해 저농도(~10-7 M)에서도 라만 산란 신호를 증폭시켜 다종의 분자를 동시에 검사할 수 있게 돼 현장 진단에서 분석 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

늘어난 표면적으로 인해 공진주파수를 이용한 검출한계를 표면이 매끄러운 캔틸레버에 비해 1만배 이상 향상시켜 10-9M의 고민감도 검사가 가능해 유해물질 검출의 정확도를 높여줄 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 현재 전 세계적으로 가장 관심을 많이 받는 분야 중 하나인 표면 증강 라만 산란 신호를 이용한 측정 및 분석 분야에서의 새로운 패러다임을 제시해 큰 반향을 불러일으킬 것으로 예상된다.

연구진은 “기존의 분석 기술과 결합해 재현성 있는 정밀한 분자 진단으로 응용이 가능하고 라만 산란 분석의 특징인 수용상 측정이 가능해 살아있는 세포에 대한 세포 기반 분석 등 신약 후보물질 검색 분야에서 핵심 원천기술로 활용되고 향후 질병·유해물질의 현장 진단 및 고민감도 분석(POCT)의 가능성을 열 것으로 기대한다”고 밝혔다.