그래핀과 레이저로 생체 샘플 질량분석 간편화했다

2019.08.06 06:13
그래핀 기판과 연속발진 레이저를 적용한 고해상도 질량분석 이미징 기술 모식도. DGIST 제공.
그래핀 기판과 연속발진 레이저를 적용한 고해상도 질량분석 이미징 기술 모식도. DGIST 제공.

국내 연구진이 별도 실험환경을 조성하지 않고도 마이크로미터의 고해상도 질량 분석 이미지를 확보할 수 있는 기술을 개발했다. 정밀의료 및 의료 진단 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 

 

대구경북과학기술원(DGIST)은 김재영 로봇공학연구소 리서치펠로우와 문대원 석좌교수 연구팀이 생체 샘플에 별도의 처리를 하지 않고도 마이크로미터(100만분의 1미터) 크기의 해상도 이미지를 얻어 질량을 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 

 

분석 대상 물질을 얇게 잘라낸 ‘시편’을 이용한 생체 샘플 질량분석 이미징은 분석 과정에서 많은 사전 준비가 필요하다. 상온이나 대기압 환경에서 정확한 분석이 어려워 분석 환경을 인위적으로 바꾸는 작업이 필수적이다. 

 

연구팀은 시편을 놓는 현미경 기판 바로 아래 연속발진 레이저를 내장한 렌즈를 장착했다. 연속발진 레이저란 레이저빛이 끊김없이 연속적으로 발생되는 레이저로 소자의 부피가 작고 저렴하며 구조가 간단하다. 

 

연구팀은 현미경 기판 아래 위치한 연속발진 레이저를 시편에 쏴 고체 표면에 흡착돼 있는 분자가 열, 빛, 전자충격 등에 의해 표면에서 떨어져 나가는 탈착과정에서 나오는 분자들을 분석해 질량을 측정하는 데 성공했다. 

 

연구팀은 시편이 놓이는 기판으로는 ‘그래핀 기판’을 이용했다. 벌집모양 구조를 지닌 그래핀은 열전도성이 매우 높다. 이같은 특성의 그래핀 기판을 이용할 경우 연속발진 레이저가 발생시키는 적은 양의 빛으로도 시편 분석에 필요한 충분한 열을 확보할 수 있게 된다. 

 

문대원 DGIST 석좌교수는 “이번 기술 개발로 시편의 전처리 과정을 생략해 분석 준비시간을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다”며 “향후 다른 기술과 접목해 의료진단 등 다양한 분야에서 활용이 가능하도록 기술을 발전시킬 계획”이라고 밝혔다. 

 

이번 연구결과는 화학 및 나노기술 분야 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)’ 7월 31일자 표지논문으로 게재됐다. 

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