[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교는 사범대학 기술교육과 이태윤 교수 연구팀이 레이저 기술을 이용해 식물체 내에 축적된 극미량의 항생제를 실시간으로 감시할 수 있는 차세대 나노 센서 플랫폼을 개발했다고 6일 밝혔다.
이번 연구 성과는 복합재료 분야 국제 저명학술지 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials’ 온라인판에 2월 14일 게재됐다.
이번 연구는 공업교육연구소 나타라잔 캐리캐란 박사가 제1저자 이태윤 교수 가 교신저자로 참여했다.
최근 가축 분뇨나 오염된 용수가 농경지로 유입되면서, 토양 속 항생제 성분이 농작물로 전이되는 사례가 늘고 있다. 특히 설파메톡사졸(SMX) 같은 항생제는 식물의 성장을 저해할 뿐만 아니라, 섭취 시 인체 건강에 잠재적 위험을 초래할 수 있다.
연구팀은 기존의 복잡하고 값비싼 분석 장비 대신, 현장에서 즉시 활용 가능한 센서 제작에 ‘레이저 유도 분자 엔지니어링(LIME)’ 전략을 도입했다.
이 기술은 그래핀과 사마륨 수산화물, 셀레늄 성분을 레이저로 정밀하게 결합해, 특정 항생제 분자만을 선택적으로 잡아내는 ‘분자 인식 부위’를 만드는 것이 핵심이다.
기존 센서들은 시료에 인위적으로 항생제를 섞어 성능을 확인하는 수준에 그쳤으나, 이번에 개발된 나노센서는 실제 재배된 상추 조직에서 자연적으로 축적된 항생제를 직접 검출해내는 데 성공했다.
실험 결과 이 센서는 상추 1g당 0.003 μg(마이크로그램)이라는 극미량의 항생제까지 찾아낼 수 있는 초고감도를 나타냈다. 또 30일 이상의 장기 안정성과 높은 선택성을 갖춰 토양이나 물속의 다른 이물질이 섞여 있어도 항생제 성분만을 정확히 가려냈다.
이태윤 교수는 “이번 연구는 레이저 공법을 통해 전극 물질의 화학적 상태를 분자 수준에서 제어할 수 있음을 보여준 사례”라며 “앞으로 휴대용 단말기와 결합해 농업 현장이나 식품 유통 과정에서 항생제 잔류를 실시간으로 모니터링하는 시스템으로 발전시킬 계획”이라고 설명했다.
