자기적 성질을 띠는 물질(자성입자)과 자석(영구자석*)을 이용해 바이오센서에서 전립선암 진단 신호를 확대하는 기술이 국내연구진에 의해 개발되었다.
*) 영구자석(permanent magnet) : 강한 자화상태를 오래 보존하는 자석으로, 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않아도 자성을 안정되게 유지함
심상준 교수(47세, 고려대)가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 독일 나노분야의 권위지인 ‘Small’지(1월 23일자)에 표지논문으로 게재되었다.
(논문명 : Signal amplification by magnetic force on polydiacetylene supramolecules for detection of prostate cancer)
심상준 교수 연구팀은 바이오센서(초분자체 형광반응 기반)에 자성입자와 영구자석으로 신호를 증폭시켜 질병을 진단하는 시스템을 개발하는데 성공하였다.
기존의 거대한 분자(초분자체)를 이용한 바이오센서는 초분자체에 항체를 고정하여 알아내고자 하는 물질과의 반응으로 나타나는 형광신호를 측정해 검출하는 방식이었다. 그러나 표적물질의 양이 매우 적으면 외부자극이 약해 신호가 낮아 진단할 수 없는 단점이 있었다.
심 교수팀이 개발한 바이오센서는 항체와 자성입자를 결합시켜 기존의 항원-항체 반응 이외에도 자성입자의 무게로 외부의 힘을 증가시킴으로써 1차적으로 신호를 증폭시켜 검출할 수 있는 범위를 확대하였다.
또한 칩 아래 영구자석을 대면 자기력이 자성입자를 끌어당기면서 발생하는 물리적 힘으로 강한 외부자극을 주어, 2차적으로 형광신호를 증폭시켜 적은 양의 표적물질도 진단할 수 있게 하였다.
연구팀은 전립선암 진단 표지물질(PSA-ACT complex)에 이 기술을 이용하여 극미량(0.01 ng/mL)의 표적물질을 정확히 식별해냄으로써 진단 센서로서의 유용성도 검증하였다.
특히 기존과는 달리 형광센서에 추가적인 처리를 할 필요가 없어, 신속하면서도 편리한 고감도 질병 진단 원천기술로 평가되고 있다.
심상준 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 영구자석을 이용한 신호증폭 시스템은 추가적인 설비 없이도 센서의 신뢰도와 민감도를 높일 수 있는 장점이 있다. 이 시스템을 질병의 조기 진단기술에 사용하면, 기술적·산업적 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.
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