DGIST 연구팀, 거미집 모방해 감지속도 20배 빠른 바이오센서 기술 개발

↑ 김철기(왼쪽) DGIST 신물질과학전공 교수, 신물질과학전공 임병화씨(박사과정) [사진제공 = DGIST]

대구경북과학기술원(DGIST)은 13일 김철기 교수(신물질과학전공) 연구팀이 거미집을 모방해 기존 바이오센서보다 감지속도가 20배 빠른 바이오센서 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.
바이오 진단 센서의 감지 능력은 센서의 분해능과 진단하고자 하는 분자의 이동 및 반응 결합속도에 의해 결정된다. 그동안 국내외 많은 연구그룹들이 나노소재 개발을 통해 분해능을 향상시켜왔지만 확산에 의해 센서에 도달하는 분자의 이송속도가 느려 센서의 감지능력 향상에 한계가 있었다.
이로 인해 김 교수 연구팀은 확산에만 의존하는 경우 단백질, DNA 등 바이오 분자의 이동이 느리다는 단점을 해결하기 위해 자기장을 이용했다.
바이오 분자에 초상자성입자 라벨을 부착하고 외부자기장을 사용해 바이오 분자의 이동을 쉽게 제어하고 이를 초고감도 자기센서로 감지할 수 있게 했다.
연구팀은 거미집 모양의 미세 자성 패턴을 활용한 새로운 바이오센서 플랫폼을 개발해 저밀도의 바이오 분자 포집 능력을 증가시켜 바이오센서의 감지 능력을 향상시켰다.
논문의 제1저자로 참여한 DGIST 신물질과학전공 임병화씨(박사과정)는 "초상자성입자가 바이오센서의 중심을 향해 움직이도록 설계된 거미집 형태의 미세 자성 패턴과 고감도 바이오센서를 플랫폼에 배열했다"며 "거미집 모양의 자성 패턴에 회전자기장을 가하면 바이오 센서를 20배 빠르게 감지할 수 있다"고 밝혔다.
김 교수는 "기존의 바이오센서는 확산에만 의존해 센서가 저밀도의 바이오 분자를 감지하는데 시간이 많이 걸리고 감지효율이 떨어졌다"며 "자기장 기반 바이오센서 플랫폼은 암과 같은 질병의 조기 진단과 재발 진단에 활용할 예정이다"고 말했다.
이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 '엔피지 아시아 머티리얼즈' 3월 31일 온라인판에 게재됐다.
[대구 = 우성덕 기자]