대량생산이 가능하고 분자를 검출하는 감도가 뛰어나 질병진단 및 환경감시에 광범위 하게 활용할 수 있는 고감도 바이오칩기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
31일 교육과학기술부에 따르면 한국생명공학연구원 신용범(43) 박사팀이 개발한 이 기술은 교과부 21세기프론티어연구개발사업의 나노메카트로닉스기술개발사업단 및 신기술융합형성장동력사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 나노분야의 세계적인 학술지인 미국 'ACS Nano' 2월호에 실렸다.
신 박사팀은 지난 2년간 금속나노기둥 패턴을 만든 후 나노기둥 표면에 특이적으로 흡착되는 바이오 분자를 검출·분석하는 연구를 진행해 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 이용해 바이오분자의 흡착량을 분석해 암진단 등 질병진단은 물론 구제역 등 바이러스 검출에 활용할 수 있다.
신 박사팀은 우선 금속나노기둥 패턴을 만들기 위해 일종의 나노도장을 찍는 기술인 '나노임프린트 리쏘그라피' 기술을 이용했다. 나노기둥 배열 패턴이 있는 나노도장을 만들어 나노도장을 눌러 찍은 뒤 패턴을 전사하는 동 기술은 전자빔을 이용해 기둥 하나하나를 만드는 기존 기술에 비해 비용이 저렴하고 제조 시간이 짧아 대량생산에 적합하다.
연구팀은 또 분자검출 감도를 대폭 향상하기 위해 금속나노기둥 표면에서만 선택적으로 효소침전반응을 유도해 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 침전반응을 유도함으로써 흡수파장의 변화를 높인 결과 신호변화를 극대화할 수 있었다.
바이오센서 세계 시장은 급성장하고 있으며, 최근 들어 바이오센서 기반의 암이나 백혈병, 신종플루 등 각종 질병을 진단할 수 있는 기술의 상용화가 본격화되고 있다.
신 박사는 "이번 연구를 통해 관련 기술의 산업화 가능성을 높였다"며 "앞으로 나노임프린트 기술을 기반으로 다양한 바이오센서 관련 기술개발이 기대된다"고 밝혔다.
