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단백질을 색색으로 본다

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단백질을 색색으로 본다

2019.02.20 17:03
장재은 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 교수(왼쪽)과 김승욱 석박사통합과정생. DGIST 제공
장재은 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 교수(왼쪽)과 김승욱 석박사통합과정생. DGIST 제공

눈에 보이지 않는 단백질을 색색으로 보이게 하는 바이오센서가 개발됐다. 생체물질을 실시간으로 별다른 처리 없이도 볼 수 있어 생체물질을 분석해 질환을 연구하고 치료하는 생명연구 분야에 쓰일 것으로 기대된다.

 

장재은 대구경북과학기술원(DGIST) 정보통신융합전공 교수 연구팀은 나노구조체를 이용해 바이오물질의 색상을 내고 새로운 이미지 신호 처리기법을 적용한 바이오센서를 개발했다고 20일 밝혔다.

 

세포 내 단백질과 같은 생체물질은 투명해 눈에 보이지 않는다. 육안이나 광학현미경으로 관찰하려면 생체물질이 특정 색상을 내도록 바이오마커를 물질에 붙인 후 관찰해야 한다. 문제는 바이오마커를 붙이면서 생체물질의 특징이 변할 수 있다는 점이다. 바이오마커를 붙이는 것도 여러번의 처리를 거쳐야 할 뿐 아니라 아예 붙이기 힘든 생체물질도 있다.

 

연구팀은 플라즈모닉 현상을 이용했다. 금속에 있는 자유전자가 진동하면서 강한 전기장을 생성하는 현상이다. 이 현상이 발생하면 금속 위에 가시광선 대역 파장이 발생해 선명한 색을 띄게 된다. 이 위에 물체를 올려놓으면 물체의 유전율에 따라 색이 바뀐다. 유전율은 전기장이 통과하며 전기장의 세기가 변화하는 비율로 물질마다 다른 고유한 특성이다.

 

연구팀은 얇은 금속 막에 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 크기의 균일한 구멍을 주기적으로 뚫은 플라즈모닉 나노구조체를 제작했다. 이 나노구조체 위에 생체물질을 놓으면 생체물질이 갖는 유전율에 따라 다른 색이 나타나 육안이나 현미경으로도 볼 수 있다. 연구팀은 생체물질 영상 데이터를 영상의 픽셀 별로 분석해 생체물질이 바뀔 때 색의 민감도가 나노구조체 구멍 배열 간격과 관계있음도 확인했다.

 

장 교수는 “생명연구에 필수적인 바이오 물질의 구분과 추적에 효과적으로 적용할 수 있는 핵심기술”이라며 “나노공학, 전자공학, 뇌과학 분야 전문가들이 융합 연구한 결과로 뇌질환 연구와 치료에 쓰일 것으로 기대한다”고 말했다. 연구결과는 이달 1일 국제학술지 ‘바이오센서와 바이오전자’에 실렸다.

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