나노기술 및 정책 정보

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  클락슨 대학(Clarkson University) 물리학과 Igor Sokolov 교수 연구팀이 현재까지 합성된 형광 실리카 나노입자 중에서 가장 밝은 물질을 제조하는 방법을 개발했다. 연구진은 이와 같은 초고휘도 형광 메조다공성 실리카 나노입자의 성공적인 합성 결과를 Small 지에 보고했다.

  이들 나노입자들은 의학, 생물학, 재료과학, 환경보호 등 다양한 분야에 응용이 가능하다. 형광물질은 이미 많은 분야에 사용되고 있으나, 보다 밝은 표지 입자를 사용한다면 환경 오염물질, 바이오센서 신호 및 폭발물 등을 보다 미
세하게 검출할 수 있을 것이다. 형광현상은, 초기 점화 빛이 분자들을 활성화시키고, 그 분자들이 다양한 색상을 띤 빛을 다시 방출하는 것이다.

  광 필터를 사용하여 점화 빛을 제거하면 입자의 빛만을 가시화해 이를 쉽게 감지할 수 있기 때문에, 이 현상은 많은 분야에서 사용될 수 있다.
  “이 입자들은 생의학 분야에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 색깔을 가진 입자를 만들어 세포 내의 특정 생물 분자에 부착시키면, 기존의 현광 현미경으로 이들 분자를 쉽게 확인하고 추적할 수 있다. 이러한 형광 표지는 질병세포를 확인하고 해당 질병의 원인을 규명하는데 기여한다. 또한 이 입자들은 전형적인 형광염료 보다 광표백(photo-beaching) 현상이 적기 때문에, 오랜 시간 동안 입자를 추적할 수 있다.”고 Sokolov 교수가 말했다.

  Sokolov 교수가 개발한 공정은, 직경 20~50 나노미터 크기의 나노다공성 실리카 입자 내에 수많은 유기 형광분자를 물리적으로 가두고 분자들이 빠져나가지 못하게 하는 기술이다. 휘도를 비교해보면, 40 나노미터 입자의 형광성은 가장 밝은 수분산형 양자점 (25~30 나노미터) 보다 34배나 더 밝으며, 지금까지 제조된 물질 중 가장 밝은 나노입자로 판단된다.
  2007년에 Sokolov 교수팀은 가장 밝은 형광 실리카 마이크로 입자 (나노크기는 아님)의 제조방법을 발견한 바 있다. 나노크기로 입자를 축소시키기 위해 그동안 다양한 시도가 이루어졌으나 초고휘도(ultrabright)를 얻기는 불가능했다. 문제는 염료의 누출이었다. 연구진은 마침내 수년에 걸친 노력의 결과, 초고휘도 나노입자의 제조에 성공한 것이다.
  Sokolov 교수와 박사 후 연구원 조은범(현재 서울과학기술대학교 조교수) 및 박사과정 학생 Dmytro Volkov가 본 나노입자의 제조에 참여했다. 박사 후 연구원인 Shajesh Palantavida가 포함된 현재 연구팀은 생의학 표지로 적합한 입자의 개발을 계획하고 있다.
  본 연구는 NSF와 미 육군연구소(U.S. Army Research Laboratory's Army Research Office)로 부터 부분적인 연구비 지원을 받았다. 연구는 Sokolov 교수가 책임을 맡고 있고, 대학 내 다학제적 학문 공동연구 장려를 위해 설립된 나노엔지니어링 및 생물공학 연구센터(Nanoengineering and Biotechnology Laboratories Center, NABLAB)에서 수행되었다.

  NABLAB는 암세포 연구, 생의학용 나노입자, 스마트 소재 합성, 차세대 바이오센서 등에서 전문가인 클락슨 대학 소속 교수 12명 이상으로 구성되어 있다.