극소량 단백질도 검출하는 고감각 바이오센서 개발

UNIST·한국기계연구원 공동연구팀…전염병 진단과 확산 방지 기여

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이종원 UNIST 교수(앞줄 왼쪽), 김민균 연구원(앞줄 오른쪽)과 연구팀

울산과학기술원과 한국기계연구원 공동연구팀이 빛을 이용해 극소량 단백질을 빠르고 정확하게 검출하는 바이오센서 기술을 개발했다. 코로나바이러스 같은 전염병 확산을 막는 중요 수단인 단백질 검출 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST·총장 박종래)은 이종원 전기전자공학과 교수와 정주연 한국기계연구원 나노리소그래피연구센터 연구원 공동연구팀이 단백질 검출 민감도를 획기적으로 높인 새로운 바이오센서를 개발했다고 11일 밝혔다.

새로운 바이오센서는 빛에 민감하게 반응하는 메타물질 흡수체를 사용해 복잡한 생물학적 구조 속에서 단백질 농도를 정확하게 측정할 수 있다.

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무 표지 면역분석 기반 바이오센서 모식도. (a)트롬빈을 측정하기 위하여 메타물질 흡수체 표면에 압타머를 고정한 그림. (b)제작된 바이오센서를 주사전자현미경으로 찍은 표면, (c) 단면, (d) 단백질 이중 층을 측정하기 위해 메타물질 흡수체 표면에 단백질 이중 층을 배양한 이미지.

센서 시험 결과, 바이오 마커를 부착하지 않고도 소량 단백질을 빠르고 정확하게 검출했다. 효소를 이용해 색 변화를 보는 기존 효소면역측정법(ELISA)보다 시간과 비용을 크게 절약할 수 있는 것으로 나타났다.

센서 내재 트롬빈 결합 단일 압타머는 극소량 단백질까지 정확하게 찾아냈다. 압타머는 특정 단백질과 상호작용하는 물질로 항체를 대체할 유망 후보다. 트롬빈은 혈액을 응고시키는 단백질이다.

면역 분석 시험에서도 임상 환경에서 최소 시간으로 바이오 물질을 검출할 수 있는 잠재력을 보였다. 비용이 많이 드는 기존 질병 진단 과정을 대체할 수 있는 가능성을 확인했다.

이종원 교수는 “강한 결합 효과를 나타내는 표면 강화 적외선 흡수 분광법으로 극소량 단백질까지 검출했다”며 “나노 임프린트 리소그래피 기술을 적용해 제작한 적외선 메타물질 흡수체 기반 바이오 센서로 질병 조기 진단과 확산 예방에 크게 기여할 것”이라고 말했다.


울산=임동식기자 dslim@etnews.com


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