질병 진단·환경감시용 고감도 바이오칩 개발

 대량생산이 가능하고 분자를 검출하는 감도가 뛰어나 질병진단 및 환경감시에 광범위 하게 활용할 수 있는 고감도 바이오칩기술이 개발되었다.

한국생명공학연구원 신용범 박사팀이 개발한 이 기술은 교육과학기술부 21세기프론티어연구개발사업의 나노메카트로닉스기술개발사업단 및 신기술융합형성장동력사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 나노분야의 세계적인 학술지인 미국 ‘ACS Nano’ 2월호에 발표되었다.

신용범 박사팀은 지난 2년간 금속나노기둥 패턴을 만든 후 나노기둥 표면에 특이적으로 흡착되는 바이오 분자를 검출·분석하는 연구를 진행하여 왔다.

나노미터 크기의 금과 같은 귀금속 나노구조체는 외부의 입사광 중 특정파장의 빛을 강하게 흡수하는데, 암표지자와 같은 바이오분자를 구조체 표면에 흡착시키면 흡수파장이 민감하게 바뀌게 된다.

이를 이용하여 바이오분자의 흡착량을 분석하여 암진단 등 질병진단은 물론 구제역 등 바이러스 검출에 활용할 수 있다.

신박사팀은 우선, 금속나노기둥 패턴을 만들기 위해 일종의 나노도장을 찍는 기술인 “나노임프린트 리쏘그라피” 기술을 이용하였다.

나노기둥 배열 패턴이 있는 나노도장을 만들어 나노도장을 눌러 찍은 후 패턴을 전사하는 동 기술은 전자빔을 이용하여 기둥 하나하나를 만드는 기존 기술에 비해 비용이 저렴하고 제조 시간이 짧아 대량생산에 적합하다.

또한, 연구팀은 분자검출 감도를 대폭 향상하기 위해, 금속나노기둥 표면에서만 선택적으로 효소침전반응을 유도하여 신호변화를 극대화한 결과, 분자 검출 감도를 10만배 가량 향상하는데 성공했다.

기존 기술은 나노기둥 표면에 항체분자를 고정하고 암표지자와 같은 항원을 결합시킨 후 흡수파장의 변화를 분석하는 기술을 사용한 반면, 연구팀은 결합된 항원·항체에 효소를 붙인 항체를 한번 더 덧붙인 후 효소 침전 반응을 유도함으로써 흡수파장의 변화를 높인 결과 신호변화를 극대화 할 수 있었다.

바이오센서 세계 시장은 급격히 성장하고 있으며, 최근 들어 바이오센서 기반의 암이나 백혈병, 신종플루 등 각종 질병을 진단할 수 있는 기술의 상용화가 본격화되고 있다.

신용범 박사는 “이번 연구를 통하여 관련 기술의 산업화 가능성을 높였으며 앞으로 나노임프린트 기술을 기반으로 다양한 바이오센서 관련 기술개발이 기대된다”고 동 연구의 의의를 밝혔다.