단백질, DNA, 박테리아 등 생물·의학적으로 중요한 분자의 위치를 자유자재로 조절할 수 있는 기술이 개발되어 암, 치매 등 중요 질병의 조기진단에 획기적인 개선이 기대되고 있다.
고려대 최연호 교수(생체의공학과), 서강대 강태욱 교수(화공생명공학과), 미국 버클리소재 캘리포니아대학(U.C.Berkeley) Luke P. Lee 교수 연구팀이 공동으로 온도차를 이용한 ‘분자들의 위치제어 기술’을 개발했다.
일반적으로 물질이 공간 상에서 농도 차이에 의해 움직인다는 사실(실내에서 냄새가 퍼지는 확산 등)은 잘 인식하고 있는 반면 물질이 미세한 온도 차이에 의해서도 움직일 수 있다는 사실은 잘 인식하기 어렵다.
1백만분의 1m 정도의 아주 작은 공간에서 이러한 원리를 이용해 단백질, DNA, 박테리아 등 생물?의학적으로 중요한 분자의 위치를 자유자재로 조절할 수 있는 기술을 개발했다.
레이저나 백색광과 같은 빛을 금속에 조사하게 되면 표면에 있는 자유전자들의 움직임에 의해 조사된 빛 에너지의 일부가 열에너지로 바뀌어 금속 주변과의 온도 차이를 유발한다.
최 교수팀은 50 나노미터의 지름을 갖는 금 나노입자를 유리위에 올려놓고 붉은색의 레이저를 조사하여 생긴 나노입자와 주변사이의 온도 차이에 의해 주변에 있던 DNA들을 한 곳에 모으거나 다시 흩어지게 하는 등 자유자재로 제어하는 데 성공했다. 기존 기술들은 세포와 같은 비교적 크기가 큰 물질에 대한 위치조절은 가능하였으나 단백질, DNA와 같은 더 작은 나노미터 크기의 물질의 위치를 조절하는 것은 불가능했다.
이 방법은 빛에 의해 유발된 온도 차이를 바탕으로 손쉽게 분자들의 위치를 제어할 수 있기 때문에 시료의 양이 적고 농도가 아주 적은 경우에도 검출위치에 많은 양의 분자들을 빠르게 모을 수 있으므로 쉽게 대상 분자를 검출할 수 있다는 점에서 획기적이다. 기존 검출방법은 검출감도도 낮을 뿐만 아니라 감도를 높이기 위해서는 검출시간이 오랜 단점을 가지고 있었다.
최연호 교수는 “분자들을 원하는 곳에 국소적으로 모으는 방법을 찾던 중 온도차에 대한 분자들의 특성을 이용하는데 착안하게 되었다.”며 “이 방법을 잘 활용하면 암이나 치매 등의 중요 질병의 조기진단에 획기적으로 큰 기여를 할 것으로 기대한다.”고 밝혔다.
이번 연구결과는 12월 6일 나노 및 마이크로분야의 권위있는 학술지인 '스몰 (Small)'지에 표지논문에 발표된다.
기사최종편집일: 2024-04-26 11:15:56
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