나노기술 및 정책 정보

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● 기초과학연구원의 조윤경 연구원 연구팀이 혈액·소변을 이용하여 암과 같은 질병을 현장에서 바로 진단할 수 있는 다공성 금 나노전극 기반 바이오센서를 개발

● 암이나 감염성 질환 관련 바이오마커는 혈액 등 생체시료에 매우 소량만 존재해 극도로 민감한 탐지 기술이 필수적이며, 민감도를 높이기 위해선 전극의 표면적을 늘리면 되지만, 이는 오염도(전극에 단백질이 흡착되는 현상) 역시 증가시키는 문제가 있음.

● 이에 연구팀은 민감도와 정확도가 높은 바이오센서 제작을 위해 다공성 금 나노 전극을 개발하였으며, 이를 활용해 엑소좀과 같은 바이오마커를 분리 정제하는 복잡한 단계를 거치지 않고도 생체시료로 현장에서 전립선 암 진단이 가능함을 확인

● 개발된 다공성 금 나노전극은 미셀이 있는 염화나트륨 용액에 평평한 금을 넣고 반복적인 전기를 가해 구현

● 전기 펄스에 의한 전기화학적 산화환원 반응을 통해 평평한 금 전극 표면에서 금을 에칭(부식)하고 재흡착시킴으로써 나노구조를 성장시키고 나노미터 크기의 구멍을 형성하는 반응을 유도

● 이 과정에서 미셀은 에칭되어 떨어져 나온 금 입자가 용액 속으로 확산되는 것을 막고, 다시 금 전극 표면에 흡착되도록 하는 중요한 역할을 수행

● 이런 방법으로 넓은 표면적을 만들어 센서의 민감도를 높이는 한편 나노미터 크기의 구멍을 형성해 샘플의 오염을 방지

● 연구팀은 이를 이용해 소변과 혈장에서 암세포 유래 엑소좀에 붙어있는 단백질을 검출하여 전립선암 환자 그룹과 건강한 기증자 그룹을 구별

● 해당 기술은 현장진단기기의 미래 기술 개발에 핵심 발판을 제공할 것으로 기대되며 연구팀은 앞으로 다공성 금 나노 구조의 잠재력을 활용해 혈액·타액 샘플을 분석하는 진단 칩 개발 등으로 연구를 확대할 예정

※ Advanced Materials 게재(2022.05.17.)