세포內 정보전송 `나노인공위성` 개발

우주 정보를 위해 인공위성이 필요한 것처럼 아주 작은 한 개 세포 내에서 일어나는 현상에 대한 정보를 간편하고 효과적으로 얻을 수 있는 ’나노인공위성기술’이 개발됐다.

서강대 강태욱 교수팀은 미국 버클리 소재 캘리포니아대학(UC 버클리) 루크 리 교수팀과 공동연구를 통해 하나의 세포 내에서 중금속이나 단백질 등 화학물질에 대한 시ㆍ공간적 정보를 얻을 수 있는 나노인공위성기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

한 개 세포 내에서 생물학적으로 중요한 화학물질이 ’언제, 어디에, 얼마나’ 존재하는지를 우리에게 알려주는 영상기술은 다양한 생물ㆍ화학적 현상 규명에서부터 각종 질병의 진단과 치료제 개발을 가능하게 해주는 핵심 기술로 평가된다.

지금까지는 세포 내에 삽입한 유기 혹은 무기물질들이 내는 형광을 이용해 이런 현상들을 관찰했고, 특히 형광단백질에 대한 연구는 작년 노벨화학상을 받기에 이르렀다.

하지만 유ㆍ무기 형광물질들은 오랜 시간 관찰할 수 없고 감도, 물에 대한 용해도, 세포독성 등 여러 측면에서 개선될 점이 많았다.

강 교수팀은 이번 연구에서 금 나노입자 주변에 입자의 산란 진동수와 유사한 흡수 진동수를 갖는 화학물질이 존재하면 입자에서 주변 화학 물질로 에너지이동이 일어나는 것을 최초로 발견했다. 이런 에너지이동은 금 나노입자의 산란 진동수에 주변 화합물에 대한 정보를 저장하게 되며, 따라서 금 나노입자 하나의 산란스펙트럼을 관찰하면 그 주변의 화학물질에 대한 지문 정보를 얻을 수 있게 된다고 연구진은 설명했다.

연구진은 이런 원리를 활용해 한 개 세포 내에 ’금 나노입자 인공위성’을 삽입한 후 에너지 이동현상을 관찰함으로써 손쉽게 화학물질에 대한 정보를 얻을 수 있었다고 전했다.

그 동안 금 나노입자를 이용한 모든 검출기법은 주변 화학물질에 대한 지문정보를 얻을 수 없다는 단점을 갖고 있었다.

이번 공동연구팀이 제안한 나노인공위성 기술은 주변 화학물질에 대한 지문정보를 직접 얻을 수 있다. 동시에 금 나노입자에 의해 오랜 시간 관찰이 가능하고, 감도가 기존 기술에 비해 최대 1천배 이상 높다.

아울러 간단한 광학현미경에 의해서도 단일 나노입자 수준의 공간분해능을 얻을 수 있다고 연구진은 밝혔다.

이번 연구결과는 나노과학기술 분야 최고 권위지인 ’네이처 나노테크놀로지’ 6일자 온라인판에 게재됐고 현재 미국 특허출원 중이다.

[연합뉴스]