다종 분자의 동시 검지, 신속 진단·분석 기술 개발

- 공기 중 유해 바이러스 검지 등 현장진단 적용 가능 -



□ 국내 연구진이 공진 주파수를 이용하여 다종의 분자를 동시에 검지하고, 신속히 진단분석이 가능한 다공성 나노 구조체 캔틸레버*를 개발하였다.

* 캔틸레버(Cantilever) : 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 이루어지고 있음.



○ 이번 연구는 연세대학교 함승주 교수와 고려대학교 나성수 교수 공동연구팀이 미래창조과학부 글로벌프론티어사업의 바이오나노헬스가드연구단(단장 정봉현)의 지원을 받아 수행 되었으며, 연구 성과는 세계 최고 권위의 논문인 Nature Communications 紙에 3월 30일에 소개되었다.

※ 책임저자는 연세대학교 함승주 교수와 고려대학교 나성수 교수, 제1저자는 고려대학교 박진성 교수, 연세대학교 방도연 박사, 기계공학부 장규환 박사 과정생, 공동저자는 연세대학교 김은경 교수. 논문명은 “Multimodal Label-free detection and Discrimination for Small Molecules Using a Nanoporous Resonator”.



□ 일반 캔틸레버는 평면이 매끄러운 2차원 구조를 가지고 있어서 물질 고유의 정보를 담고 있는 광학적 신호의 일종인 라만 산란 신호의 증폭이 일어나지 않는다. 또한, 표면적이 상대적으로 넓지 않아 표면에 흡착될 수 있는 분자의 수가 제한적이며, 작은 분자가 탐침에 흡착이 되었을 때 변화하는 공진주파수의 크기도 크지 않아서, 표면에 붙은 물질의 정성적 분석이 어려웠다.



□ 이번에 개발된 ‘나노 다공성 구조체로 덮인 캔틸레버’는 표면이 울퉁불퉁한 다공성 층을 형성함으로써 저농도(~10-7 M)에서도 라만 산란 신호를 증폭시켜주어 다종의 분자를 동시에 검지가 가능하게 된다. 이로 인해, 현장 진단에서 분석 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.



○ 또한, 늘어난 표면적으로 인하여 공진주파수를 이용한 검출한계를 표면이 매끄러운 캔틸레버에 비해 10,000배 이상 향상시켜서 10-9M의 고민감도 검지가 가능하여 유해물질 검출의 정확도를 크게 높여줄 것으로 기대된다.



□ 이번 연구 결과는 현재 전 세계적으로 가장 관심을 많이 받는 분야중의 하나인 표면 증강 라만 산란 신호를 이용한 측정 및 분석 분야에서의 새로운 패러다임을 제시함으로써 커다란 반향을 불러일으킬 것으로 예상이 된다.



○ 연구진은 “기존의 분석 기술(표면 형상 측정, 분자 반응 속도 및 에너지 측정)과 결합하여 재현성 있는 정밀한 분자 진단으로 응용이 가능하며, 라만 산란 분석의 특징인 수용상 측정이 가능하여 살아있는 세포에 대한 세포 기반 분석 등 신약 후보물질 검색 분야에서 핵심 원천기술로 활용되며, 향후 질병·유해물질의 현장 진단 및 고민감도 분석(Point of Care Test, POCT)의 가능성을 열 것이다”라고 연구의의를 밝혔다.



문의 : 원천연구과 박진선 과장(02-2110-2380), 김용만 서기관(02-2110-2381)

바이오나노헬스가드연구단 정봉현 단장 (042-860-4204)

연세대 화공생명공학부 함승주 교수 (02-2123-2751)

“이 자료는 미래창조과학부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”