나노기술 및 정책 정보

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● 독일 Ruhr-Universität Bochum의 Sebastian Kruss 교수 연구팀이 도파민이 있을 때 더 밝게 빛나는 탄소나노튜브로 도파민 방출을 시각화하는 센서를 개발

● 신경전달물질인 도파민이 정상적으로 기능을 하지 못할 경우 파킨슨병과 같이 장애로 이어지며, 코카인과 같은 약물에 의해 신경전달신호가 변경될 경우 심각한 부작용을 일으키게 되지만, 지금까지 고해상도로 도파민 신호를 시각화할 방법은 없었던 상황

● 이에 연구팀은 나노미터 크기의 초박형 탄소튜브를 활용하여 새로운 센서를 개발하였으며, 해당 센서는 가시광선을 조사하면 파장 1000nm(나노미터) 이상의 근적외선 영역에서 발광

● 해당 파장 범위의 빛은 인간의 눈에는 보이지 않지만, 신체 조직 깊숙이 침투할 수 있어 가시광선보다 더 우수한 이미지를 제공하며, 결과를 왜곡할 수 있는 신호도 훨씬 적은 것이 특징

● 연구팀은 탄소나노튜브가 특정 방식으로 정의된 분자와 접촉할 때, 형광을 변화시키는 원리를 이용하여 다양한 핵산 서열을 탄소나노튜브에 결합해 센서 매커니즘을 구축

● 특히, 탄소나노튜브는 도파민 농도에 따라 도파민 농도가 강하면 그에 맞게 강하게 결합하여 형광을 띄는 작은 센서로 변환

● 이러한 과정을 수행하기 위해서는 우선 센서 작동이 가능한 신경망 근처로 이동해야 하며, 이를 위해 세포 배양 조건을 개발

● 배양 조건에서 신경 세포는 건강하게 유지되고 매우 얇은 센서 층으로 코팅할 수 있어 연구팀은 처음으로 신경 구조를 따라 개별 도파민 방출 상황을 시각화하고 메커니즘을 확인

※ PNAS 게재(2022.05.25.), “A fluorescent nanosensor paint detects dopamine release at axonal varicosities with high spatiotemporal resolution”