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KAIST 연구팀 다양한 바이오 마커 검출 기술 개발

기사승인 2018.10.18  16:51:23

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- 미세 유체 기술 이용…시료 전처리 없이 분자 검출 가능해져

[ 시티저널 허송빈 기자 ] KAIST 생명화학공학과 김신현 교수 연구팀과 재료 연구소 김동호 박사 공동 연구팀이 생체 시료에 들어있는 미량의 분자를 직접 검출할 수 있는 센서를 개발했다.

연구팀은 금속 나노 구조 표면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명 현상이 강한 세기의 기장을 형성하는 점을 이용해 라만 신호를 현저히 증가시켰다. 이를 표면 증강 라만 산란 현상이라고 한다.

이 현상에 따라 금속 나노 구조 표면에 존재하는 분자의 라만 신호는 크게 증가시킬 수 있지만, 이를 일반적인 생체 시료에 직접 적용하는 것은 어렵다.

생체 시료에 존재하는 다양한 크기의 단백질이 금속 표면에 비가역적으로 흡착해 실제 분석이 필요한 분자의 접근을 막기 때문이다.

일반적으로 사용되는 생체 시료 분석법은 대형 장비를 이용한 시료 전처리 과정이 필수이다. 반면 이에 따른 시료의 신속한 현장 분석이 어려워 시간과 비용을 증가시킨다.

연구팀은 시료의 정제 과정 없이 분자를 직접 검출하기 위해 하이드로젤에 주목했다.

하이드로젤은 친수성 나노 그물 구조를 이루고 있어 단백질처럼 크기가 큰 분자는 배제하고, 작은 크기의 분자만을 내부로 확산시킨다.

또 하이드로젤이 전하를 띠는 경우 반대 전하를 띠고 있는 분자를 선택적으로 흡착시켜 농축할 수 있다.

연구팀은 이런 원리를 센서 구현에 적용시키기 위해 미세 유체 기술을 이용했다.

이를 통해 금 나노 입자 응집체를 형성하는 동시에 전하를 띠는 하이드로젤 미세 입자 안에 캡슐화 하는데 성공했다.

하이드로젤 미세 입자는 생체 시료에 도입돼 단백질에서 금 나노 입자 응집체를 보호하고, 동시에 반대 전하를 띠는 표적 분자를 응집체 표면에 선택적으로 농축시킨다.

이를 통해 표적 분자의 라만 신호는 단백질의 방해 없이 증대되며, 시료의 전처리 과정 없이 빠르고 정확한 분자 검출이 가능해진다.

연구팀은 새롭게 개발한 라만 센서는 식품 내 살충제 성분 검출 뿐 아니라 혈액과 소변, 땀 등 인체 속 시료에 들어있는 약물, 마약 성분 등 다양한 바이오 마커의 직접 검출에도 사용할 수 있다고 설명했다.

허송빈 기자 news@gocj.net

<저작권자 © 시티저널 무단전재 및 재배포금지>
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