나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Carnegie Mellon University의 Rahul Panat 교수 연구팀이 3D 나노 프린팅 기술을 활용하여 펨토몰(fM, 10−15M) 수준의 초미량 도파민(신경전달물질의 일종)을 검출

● 이는 지금까지 검출된 도파민 농도 중 가장 적은 농도이며 생체 분자의 검출 한계에 대한 장벽을 극복한 성과

● 도파민의 불균형한 수치는 정신분열증, 알츠하이머병 등 신경 퇴행성 질환에 주요 원인이 되며, 혈액을 통해 검출되지만, 도파민의 농도 자체가 매우 낮은 수치이기 때문에 검지하기에 어려웠던 상황

● 최근 피코몰(pM, 10−12M) 수준의 분자를 감지하는 나노구조가 연구되고 있지만, 나노구조의 2차원 전극만으로는 펨토몰 수준까지 검출 감도를 높이기엔 한계가 있어 3차원 전극이 필요하였음.

● 이에 연구팀은 에어로졸 제트 3D 나노입자 프린팅기술을 활용하여 샘플이 유입되는 미세 유체 채널에 은 나노입자 미세기둥(micropillars)을 형성한 후 미세한 그래핀 산화물을 도핑하여 도파민 검출 감도를 향상시킴.

● 연구팀이 개발한 나노입자 전극은 500 아토몰(aM, 10−18M) 수준의 도파민을 검출

● 해당 기술을 활용하여 여러 전극을 하나의 장치에 배치하여 서로 다른 여러 개의 바이오마커를 동시에 감지할 수 있는 다중검출시스템을 제작할 수 있으며 전해질을 검출할 수 있는 웨어러블 기기에 적용 가능

※ 용어설명

- 바이오마커(biomarker): 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표

※ Nature Communications(2021.12.06.), “Breaking the barrier to biomolecule limit-of-detection via 3D printed multi-length-scale graphene-coated electrodes”