단백질 실시간 검출 가능한 자성ㆍ형광 입자형 센서 개발

우경자ㆍ김상경 박사팀, 현장에서 병원체.화학물질 분석 가능 길 열어

우경자 박사

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 병원체 등을 현장에서 빠르게 분석할 수 있는 입자형 센서를 개발했다.

미래창조과학부는 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 우경자 박사팀과 바이오마이크로시스템연구단 김상경 박사팀이 형광 특성과 자석 성질을 이용해 신종인플루엔자, 사스, 조류 독감, 돼지 독감 등 병원체와 화학물질 등 표적물질을 현장에서 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 입자형 센서를 개발했다고 13일 밝혔다.

기존 검출법은 반복적인 세정과정과 여러 종의 시약, 많은 데이터가 사용되기 때문에 검출 시간이 30분 이상 걸리고 절차가 복잡했다.

이번에 개발한 자성·형광 입자형 센서는 물방울의 10분의 1 정도의 소량이나 묽은 시료로 분석이 가능하고 센서를 시료에 넣고 흔든 후 마이크로 자석에 접촉하는 것으로 총 2~3분 내에 정확한 표적물질 검출이 가능했다.

이번 연구는 미래부 나노·소재원천기술개발사업과 KIST 연구개발사업으로 수행돼 영국 왕립화학회가 출판하는 세계적 국제학술지인 재료 화학 B 저널 제2권 14호 표지논문으로 선정됐다.

연구에서는 형광 효율을 높이고 자성을 띠도록 설계한 복합입자의 표면에 센서 작용을 구현해 종전에 여러 단계를 거치던 분석법을 표적물질에 직접 반응하도록 혁신적으로 개선했다.

기존에 자성나노입자와 형광나노입자를 결합한 자성·형광 복합입자는 자성입자가 빛을 흡수하는 성질로 형광 특성이 약해져 센서로 사용하기 부족했다.

연구에서는 아교 역할을 하는 실리카 마이크로입자 가운데에 자성입자 뭉치를 넣고 형광나노입자를 바깥 표면에 한 층을 입히는 방식으로 자성 물질이 흡수하는 빛의 양을 최소화하면서 형광물질을 제어해 자성 물질 바깥 표면에 형광 물질을 입히는 원천 기술을 개발했다.

관련 논문 표지 그림, 중앙에 자성형광복합입자의 3차원 구조를 나타내고 있는 가운데 단백질이 수용체와 결합하면서 핵산유도체를 벗겨내고 입자표면의 형광신호가 다시 켜지는 모습을 표현하고 있다. 마이크론 크기의 각 입자는 독립된 센서 역할을 할 수 있다

KIST 연구팀은 “이번 연구 성과는 감염성 질환 유행이나 독성 물질 누출 등의 급박한 사고 현장에서 원인을 파악하고 대처하는 데 쓰여 삶의 질 향상의 토대를 마련했다”고 밝혔다.