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행복 호르몬 냄새 맡는 '인공코' 나왔다

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행복 호르몬 냄새 맡는 '인공코' 나왔다

2019.08.20 15:06
실리콘 기판 위에 뚫은 미세한 구멍 위에 공 모양의 3차원 인공 세포구조물을 설치한 장비를 형광현미경을 찍은 사진. KIST 제공
실리콘 기판 위에 뚫은 미세한 구멍 위에 공 모양의 3차원 인공 세포구조물을 설치한 장비를 형광현미경을 찍은 사진. KIST 제공

사람의 후각처럼 냄새를 맡을 수 있는 반도체 칩이 개발됐다. 생체 감각기관을 모사한 세포 구조물을 인공으로 구현한 것으로 향후 청각 등 다른 감각에 응용해 오감을 정밀하게 측정하는 센서로 활용될 것으로 기대된다.


한국과학기술연구원(KIST)은 김태송 바이오마이크로시스템연구단장과 한원배 연구원, 유연구 국민대 화학과 교수팀이 반도체 소재인 실리콘 기판 위에 수 만 개 이상의 3차원 인공세포막을 제작해 이를 바탕으로 냄새 분자 등을 감지하고, 감지 신호를 외부로 내보낼 수 있는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.


연구팀은 균일하고 넓은 표면적을 갖는 공 모양의 인공세포 구조물(GUV) 제작방법을 독자적으로 개발했다. GUV는 물과 잘 결합하는 부분과 결합하지 않는 부분을 동시에 갖는 분자를 두 겹의 막으로 만든 뒤, 이를 공 모양으로 빚은 구조물이다. 축구공처럼 내부가 텅 빈 구조로, 세포막으로 둘러싸인 세포가 이런 형태를 띠고 있다. GUV는 보통 크기가 0.001~0.2mm 정도로 작다.  


연구팀은 0.017mm 크기의 GUV를 제작한 뒤, 표면에 기분 좋은 느낌을 전달하는 신경전달물질인 ‘세로토닌’을 감지할 수 있는 수용체 단백질을 심었다. 그리고 실리콘 기판 위에 0.008mm 크기의 미세한 구멍 수만 개를 뚫어 각각의 구멍 위에 GUV를 설치했다. 그 결과 GUV가 터지거나 변형되지 않은 상태로 기존보다 5배 이상 긴 5일 이상 작동되며 세로토닌을 감지했을 때 전류를 통해 신호를 보낼 수 있는 안정성 높은 센서를 만드는 데 성공했다.


김 단장은 “인간보다 1000배나 민감한 것으로 알려진 개 코의 후각세포와 기능을 그대로 적용해 마약이나 폭발물 같은 특정 물질을 인식하는 인공 개 코를 개발할 수 있을 것으로 기대된다”며 “후각 외의 감각을 포함해 이공 오감 센싱 플랫폼으로도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.


연구 결과는 생체 센서 분야 국제학술지 ‘바이오센서 앤드 바이오일렉트로닉스’ 6월 6일자 온라인판에 게재됐다.

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