고려대 최연호 교수 연구팀, 미세 온도차를 이용한 분자 위치 제어기술개발
이번 연구결과는 12월 6일 나노 및 마이크로분야의 권위있는 학술지인 ‘스몰 (Small)’지에 표지논문으로 발표된다.
일반적으로 물질이 공간 상에서 농도 차이에 의해 움직인다는 사실(실내에서 냄새가 퍼지는 확산 등)은 잘 인식하고 있는 반면 물질이 미세한 온도 차이에 의해서도 움직일 수 있다는 사실은 잘 인식하기 어렵다.
1백만분의 1m 정도의 아주 작은 공간에서 이러한 원리를 이용하여 단백질, DNA, 박테리아 등 생물·의학적으로 중요한 분자의 위치를 자유자재로 조절할 수 있는 기술이 개발되어 암, 치매 등 중요 질병의 조기진단에 획기적인 개선이 기대되고 있다.
레이저나 백색광과 같은 빛을 금속에 조사하게 되면 표면에 있는 자유전자들의 움직임에 의해 조사된 빛 에너지의 일부가 열에너지로 바뀌어 금속 주변과의 온도 차이를 유발한다.
최연호 교수팀은 50 나노미터의 지름을 갖는 금 나노입자를 유리위에 올려놓고 붉은색의 레이저를 조사하여 생긴 나노입자와 주변사이의 온도 차이에 의해 주변에 있던 DNA들을 한 곳에 모으거나 다시 흩어지게 하는 등 자유자재로 제어하는 데 성공했다. 기존 기술들은 세포와 같은 비교적 크기가 큰 물질에 대한 위치조절은 가능하였으나 단백질, DNA와 같은 더 작은 나노미터 크기의 물질의 위치를 조절하는 것은 불가능했다.
이 방법은 빛에 의해 유발된 온도 차이를 바탕으로 손쉽게 분자들의 위치를 제어할 수 있기 때문에 시료의 양이 적고 농도가 아주 적은 경우에도 검출위치에 많은 양의 분자들을 빠르게 모을 수 있으므로 쉽게 대상 분자를 검출할 수 있다는 점에서 획기적이다. 기존 검출방법은 검출감도도 낮을 뿐만 아니라 감도를 높이기 위해서는 검출시간이 오랜 단점을 가지고 있었다.
최연호 교수는 “분자들을 원하는 곳에 국소적으로 모으는 방법을 찾던 중 온도차에 대한 분자들의 특성을 이용하는데 착안하게 되었다.”며 “이 방법을 잘 활용하면 암이나 치매 등의 중요 질병의 조기진단에 획기적으로 큰 기여를 할 것으로 기대한다.”고 밝혔다.
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고려대학교 생체의공학과
최연호 교수
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