[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 개발한 맨눈으로 검지 가능한 색변환 분자 감지 센서의 원천기술이 소개됐다.
한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 및 고려대 KU-KIST 융합대학원 유용상 박사 연구팀이 광 공진 기판에서 물방물 젖음 특성을 갖게 하는 전기 습윤 기반의 광학 스위치 센서 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
최근까지 나노광학 구조체를 활용해 바이오센서를 구현하는 연구가 활발하게 진행돼 왔으나, 나노 구조체 센서들은 모두 물 환경을 배제하는 구조적 특성을 보임으로 인해 나노와 물과의 만남은 과학이 극복해야 할 장벽으로 여겨졌다.
머리카락 굵기의 약 1000~10만분의 1 두께인 나노 구조체는 빛과 전기 등에 높은 민감도로 인해 센서에서 높은 성능지표를 보여주지만, 물을 투과시키지 못하는 특성으로 인해 센서로의 응용성이 극히 제한돼왔다.
이 때문에 실제 바이오센서로 활용되기 위해서는 나노 구조와 물 환경을 접목시키는 기술이 필수적이다.
물 안에서 반응해야 하는 생체기반 분자들이 나노구조 내부로 접근 되지 않는다면 나노 구조물의 사용자체가 무용지물이다. 따라서 매우 작은 크기의 광전기적 센서 내부구조에서 젖음성을 보장할 수 있는 기술이 필요하나, 현존하는 기술로는 10 나노급의 나노입자 구조체 내부로 순수한 물을 투과시키는 것은 어려웠다.
연구팀은 전기 습윤 현상에 기반하여 젖음성 환경을 유도, 극미세 간격의 10 나노미터 크기를 가진 매우 작은 나노구조체 표면에서 젖음성을 보장할 수 있는 방법을 규명하였고, 이를 광 공진기 구조체에 적용해 광학 스위치 및 센서 기술을 개발했다.
이를 활용해 복잡한 장비 없이 수중에 극미량 존재하는 글루코스(혈당검지용 타겟 분자) 농도를 색으로 구분하는 현장 감지 기술을 개발했다.
또 나노 스케일에서 일어나는 젖음성 변이 현상을 시각적으로 실시간 관측하는데 성공했다. 특히 물이 10나노미터 구조 내부로 통과된 경우에만 색상이 변하는 빛 스위치를 개발, 나노구조에서 발생하는 젖음 현상을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 길이 열렸다.
연구팀 관계자는 “개발한 기술을 다양한 광학 센서에 적용할 수 있을 것으로 보고, 특히 단일 및 다분자가 광 공진구조 안으로 들어가면 공진파장을 바꿔 다른 색상을 내는 특성을 적용하여 글루코스 농도에 따라 색을 다르게 감지 할 수 있는 혈당센서 등으로 응용이 가능할 것”이라며 후속 연구 등을 통해 다양한 의·치료 목적의 분자 검지 기술로 호환 가능성을 기대하고 있다.
