거미집 모방해 20배 빨리 감지하는 바이오 센서 개발

 DGIST는 신물질과학전공 김철기 교수 연구팀이 거미집을 모방한 자성 패턴을 활용해 감지속도가 20배 더 빠른 바이오센터 플랫폼을개발했다고 13일 밝혔다.

 바이오 진단 센서 감지능력은 센서 분해능과 분자 이동·반응 결합속도로 결정된다.

 그동안 나노소재 개발로 성능이 향상했지만, 분자 이동을 확산에만 의존하다 보니 속도가 느려 센서 감지능력 향상에 한계가 있었다.
 김 교수 연구팀은 단백질, DNA 등 바이오 분자 이동 속도가 느린 단점을 해결하려고 자기장을 이용했다.

 연구팀은 초상자성입자를 바이오센서로 이동시킬 수 있는 거미집 형태로 미세 자성 패턴 플랫폼을 설계했다.
 또 이를 활용해 센서에서 멀리 떨어진 바이오 분자를 집속하는 방법으로 저밀도바이오 분자 포집 능력을 증가해 분자 이동과 바이오센서 감지 효율을 높였다.

 제1저자로 참여한 임병화 박사과정 학생은 "초상자성입자가 바이오센서 중심을 향해 움직이도록 설계한 거미집 형태 미세 자성 패턴과 고감도 바이오센서를 플랫폼에 배열했다"고 말했다.

 이어 "거미집 모양 자성 패턴에 회전자기장을 가하면 초상자성입자를 부착한 바이오 분자를 센서로 빨리 모이게 할 수 있다"고 설명했다.
 또 "이동 속도가 빨라 확산에 의한 방법보다 20배 빠르게 감지할 수 있다"고 덧붙였다.

 연구팀은 바이오센서 플랫폼을 활용해 감지영역에서 먼 거리에 있는 초상자성입자가 결합한 바이오 분자를 모니터링하는 데 성공했다.
 초상자성입자가 바이오 분자 운반자 역할을 할 뿐 아니라 센서에 바이오 분자가있음을 표시하는 표지 역할을 한다는 사실도 밝혔다.
 김 교수는 "자기장을 기반으로 한 바이오센서 플랫폼은 바이오 분자 이동 속도와 감도를 증가시켜 암과 같은 질병을 조기 진단하고 재발을 진단하는 데 활용할 수있다"고 말했다.

 연구 결과는 네이처 자매지 '엔피지 아시아 머티리얼즈' 3월 31일 자 온라인판에 실렸다.

 미래창조과학부 글로벌프론티어사업 바이오나노헬스가드연구단, 해외우수기관유치사업 플라즈마바이오과학연구센터 지원으로 연구를 수행했다.      연합뉴스

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