나노기술 및 정책 정보

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오사카(大阪)대학 대학원 공학연구과, 이화학연구소(RIKEN)의 공동 연구그룹이 라만 산란의 일종인 ‘표면증강라만산란(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)’을 이용하여 작은 알킨(alkyne) 태그를 부착한 저분자 약제(소분자)가 살아있는 세포 내로 들어가는 모습을 실시간으로 관찰하는 데 세계 최초로 성공함. 라만 산란 현미경은 분자의 화학 결합을 직접 검출하여 분자의 공간적 분포를 관찰하는 광학 측정 기술임. 또한 생체 분자에 포함되지 않는 알킨(탄소 간 3중 결합을 갖는 구조)을 관찰 대상인 소분자의 태그(표식)로 추가함으로써, 세포 내의 복잡한 환경에서도 대상 분자를 선택적으로 관찰할 수 있음. 그러나 라만 산란은 매우 미약하기 때문에 관찰 시간이 수십 분 정도 소요되는 문제로 세포 내 작은 분자의 결합을 실시간으로 관찰할 수 없었음. 연구진은 금 나노 입자에 의한 ‘표면증강라만산란(SERS)’을 이용하여 작은 분자를 고감도로 검출, 시간 분해능을 향상시킴. SERS를 이용하면, 입자 표면 분자의 라만 산란 효율을 매우 향상시킬 수 있기 때문에 고감도이면서 고속으로 라만 분자를 측정할 수 있음. 연구진은 금 나노 입자를 도입한 세포에 약물을 투여하고, 라만 산란 현미경으로 4차원 계측(3차원 스캔 + 시간을 두고 관찰)하여 약제의 세포 내 농도가 점차 증가하는 모습을 실시간으로 관찰하는 데 성공함. 본 기술은 다양한 세포종이나 약물 분자로의 응용이 가능하며, 향후 효율적인 신약 개발에 공헌할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ (“Quantitative Drug Dynamics Visualized by Alkyne-Tagged Plasmonic-Enhanced RamanMicroscopy”) 지에 게재됨.