한국표준과학연구원은 유은아 박사 연구팀이 미국 버지니아 공대와 공동으로 초고감도로 도파민을 정확하고 정량적으로 검출할 수 있는 '디지털 표면증강라만분광(SERS) 센싱 플랫폼'을 개발했다고 17일 밝혔다. 도파민은 다양한 뇌 활동, 생리학적 상황과 관련된 중요한 신경전달물질로, 도파민의 수치 변화는 다양한 뇌 신경 관련 질환을 진단하는 데 매우 중요하다.
뇌신경 질환 진단을 위해 도파민 수치 변화를 측정하려면 1pM(피코몰, 1조분의 1몰) 수준까지 정확하게 검출할 수 있는 센서가 필요하다. 현재 쓰이고 있는 전기화학센서는 고감도로 신속하게 검출할 수 있지만, 전위가 비슷한 물질들은 구분하기 어려워 정확성이 떨어지는 한계가 있다.
연구팀은 3차원 나노구조층과 도파민을 선택적으로 인식할 수 있는 분자로 개질된 금 나노입자를 이용해 나노구조 표면 위에 도파민이 붙게 되면 강한 SERS 신호를 내는 핫스팟(금, 은 등 플라즈모닉 금속이 서로 매우 가깝게 있을 때 생기는 매우 강한 전자기장 영역) 구조를 만들었다. 금 나노입자로 인해 핫스팟에서 발생한 강한 SERS 신호가 나오는 곳을 'on'으로, 신호가 없는 곳을 'off'로 하나씩 세는 디지털 신호 분석을 통해 1pM까지 초고감도로 도파민을 검출하는 데 성공했다.이 기술은 도파민 검출 여부를 나노구조에 기반한 디지털 신호 기법으로 하나씩 세는 방법을 적용해 전체 측정 신호를 분석하는 것으로, 기존 기술보다 더 정확해 뇌신경 관련 질환의 조기 진단과 치료 모니터링에 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.유은아 책임연구원은 "이 기술은 사람의 뇌척수액 등의 임상 시료에 바로 적용할 수 있어 응용성이 크다"며 "앞으로 알츠하이머, 코로나19 바이러스 등의 질병과 감염병 관련 물질을 극저농도에서 정량 검출하는 기술을 개발할 계획"이라고 말했다.
이 연구결과는 나노분야 국제 학술지 '나노스케일(11월)' 표지 논문으로 실렸다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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