국내 연구진이 달걀 속 살충제 성분과 혈액 속 약물 성분 등을 현장에서 검출할 수 있는 센서를 개발했다.
KAIST 김신현 생명화학공학과 교수 연구팀과 김동호 재료연구소 연구팀은 공동으로 생체 시료에 들어있는 미량의 분자를 직접 검출할 수 있는 센서를 개발했다고 18일 밝혔다.
이 센서는 전하를 띠는 하이드로젤 미세입자 내부에 금 나노입자 응집체를 캡슐화한 형태로, 생체 시료 안에 있는 분자를 직접 분석할 수 있다.
일반적으로 생체 시료를 분석하려면 대형 장비를 이용한 시료 전처리 과정이 필수적이다. 이 때문에 시료의 신속한 현장 분석이 어려워 시료 분석에 많은 시간과 비용이 든다.
연구팀은 친수성 나노 그물구조인 하이드로젤을 센서에 적용했다. 하이드로젤은 큰 분자는 통과시키지 않고, 작은 크기의 분자만을 내부로 들어오게 하면서 전하를 띨 경우 반대 전하의 분자를 선택적으로 흡착시켜 농축할 수 있다. 이를 기반으로 금 나노입자 응집체를 전하를 띠는 하이드로젤 미세입자 안에 캡슐화했다.
연구팀은 또 금속 나노구조 표면에 존재하는 분자의 라만신호(분자에 레이저를 쏘면 나타나는 분자 지문)를 표면 플라즈몬 공명현상을 통해 크게 증가시켜 시료 전처리 과정없이 표적분자만 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 구현했다.
연구팀은 이 센서를 활용해 지난해 국내와 유럽에서 문제가 됐던 달걀 속 살충제 성분인 피프로닐 술폰을 시료 전처리 없이 검출하는 데 성공했다.
김신현 KAIST 교수는 "이 센서는 식품 내 상출제 성분 검출은 물론 혈액과 소변, 땀 등 인체 속 시료에 들어있는 약물, 마약 성분 등 다양한 바이오마커의 직접 검출에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 나노분야 국제 학술지 '스몰(지난 4일자)' 내부 표지논문에 실렸으며, 재료연과 연구재단의 지원을 받아 연구가 수행됐다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
김신현 KAIST 교수 연구팀이 시료 전처리 없이 분자 선택적 라만 분석이 가능한 하이드로젤 기반 라만 센서의 원리를 설명하는 개념도로, 이 센서를 이용하면 달걀 속 살충제 성분을 비롯해 생체 시료에 들어있는 각종 성분을 검출할 수 있다.
KAIST 제공
시료 전처리 과정 없이 생체 시료에 포함된 성분을 현장에서 검출할 수 있다는 김신현 KAIST 교수 연구팀의 연구성과를 소개하고 있는 국제 학술지.
