일반 원자력 현미경 탐침(캔틸레버·왼쪽)과 다공성 나노구조체로 덮인 캔틸레버.(미래창조과학부 제공) © News1


공기 중 유해 바이러스를 빠르게 검출, 분석, 진단하는 데 적용할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.함승주 연세대학교 교수, 나성수 고려대학교 교수 등 공동연구팀은 공진 주파수를 이용해 여러 종의 분자를 동시에 검지하고 이를 신속하게 진단, 분석할 수 있는 다공성 나노 구조체 캔틸레버를 개발했다.

이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어사업의 바이오나노헬스가드연구단 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈 3월30일자에 소개됐다.

캔틸레버는 한쪽 끝은 고정돼 있지만 다른 쪽은 받쳐지지 않은 형태로, 유연하게 휘어지는 성질이 있어 분자 분석을 위한 원자현미경의 탐침으로 사용되고 있다.일반 캔틸레버는 평면이 매끄러운 2차원 구조를 가지고 있다. 때문에 물질 고유의 정보를 담고 있는 광학적 신호의 하나인 라만 산란 신호의 증폭이 일어나지 않는다.

표면적이 상대적으로 넓지 않아 표면에 흡착될 수 있는 분자의 수가 제한적이다. 더불어 작은 분자가 탐침에 흡착됐을 때 변화하는 공진주파수의 크기도 크지 않아 표면에 붙은 물질의 정성적 분석이 어려운 단점이 있다.

이번에 개발된 나노 다공성 구조체로 덮인 캔틸레버는 이와 달리 표면이 울퉁불퉁한 다공성 층을 형성해 저농도에서도 라만 산란 신호를 증폭시켜준다. 이로 인해 여러 종의 분자를 동시에 검지할 수 있게 되면서 현장 진단 시 분석 시간이 크게 단축된다.

표면적 또한 늘어나 매끄러운 캔틸레버에 비해 검출한계가 1만배 이상 향상됐다. 이는 유해물질 검출의 정확도를 높여줄 것으로 기대된다.

연구진은 "살아있는 세포에 대한 세포 기반 분석 등 신약 후보물질 검색 분야에서 핵심 원천 기술로 활용돼 신약개발의 비용과 시간을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다"며 "앞으로 질병, 유해물질의 현장 진단 및 고민감도분석의 가능성을 열 것"이라고 밝혔다.


hyun@news1.kr