단백질을 색색으로 본다

2019.02.20 17:03
이미지 확대하기장재은 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 교수(왼쪽)과 김승욱 석박사통합과정생. DGIST 제공
장재은 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 교수(왼쪽)과 김승욱 석박사통합과정생. DGIST 제공

눈에 보이지 않는 단백질을 색색으로 보이게 하는 바이오센서가 개발됐다. 생체물질을 실시간으로 별다른 처리 없이도 볼 수 있어 생체물질을 분석해 질환을 연구하고 치료하는 생명연구 분야에 쓰일 것으로 기대된다.

 

장재은 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 교수 연구팀은 나노구조체를 이용해 바이오물질의 색상을 내고 새로운 이미지 신호 처리기법을 적용한 바이오센서를 개발했다고 20일 밝혔다.

 

세포 내 단백질과 같은 생체물질은 투명해 눈에 보이지 않는다. 육안이나 광학현미경으로 관찰하려면 생체물질이 특정 색상을 내도록 바이오마커를 물질에 붙인 후 관찰해야 한다. 문제는 바이오마커를 붙이면서 생체물질의 특징이 변할 수 있다는 점이다. 바이오마커를 붙이는 것도 여러번의 처리를 거쳐야 할 뿐 아니라 아예 붙이기 힘든 생체물질도 있다.

 

연구팀은 플라즈모닉 현상을 이용했다. 금속에 있는 자유전자가 진동하면서 강한 전기장을 생성하는 현상이다. 이 현상이 발생하면 금속 위에 가시광선 대역 파장이 발생해 선명한 색을 띄게 된다. 이 위에 물체를 올려놓으면 물체의 유전율에 따라 색이 바뀐다. 유전율은 전기장이 통과하며 전기장의 세기가 변화하는 비율로 물질마다 다른 고유한 특성이다.

 

연구팀은 얇은 금속 막에 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 크기의 균일한 구멍을 주기적으로 뚫은 플라즈모닉 나노구조체를 제작했다. 이 나노구조체 위에 생체물질을 놓으면 생체물질이 갖는 유전율에 따라 다른 색이 나타나 육안이나 현미경으로도 볼 수 있다. 연구팀은 생체물질 영상 데이터를 영상의 픽셀 별로 분석해 생체물질이 바뀔 때 색의 민감도가 나노구조체 구멍 배열 간격과 관계있음도 확인했다.

 

장 교수는 “생명연구에 필수적인 바이오 물질의 구분과 추적에 효과적으로 적용할 수 있는 핵심기술”이라며 “나노공학, 전자공학, 뇌과학 분야 전문가들이 융합 연구한 결과로 뇌질환 연구와 치료에 쓰일 것으로 기대한다”고 말했다. 연구결과는 이달 1일 국제학술지 ‘바이오센서와 바이오전자’에 실렸다.

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