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유해물질 위치와 양 정확하게 파악한다

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유해물질 위치와 양 정확하게 파악한다

2020.02.18 14:44
권오석 한국생명공학연구원 감염병연구센터 선임연구원(왼쪽)과 김형일 연세대 사회환경시스템공학부 교수 공동연구팀은 하나의 빛을 쪼이면 다른 빛을 내는 형광물질을 이용해 유해물질의 위치를 알아내면서 동시에 검출물질의 분포를 볼 수 있는 기술을 개발했다. 한국생명공학연구원 제공
권오석 한국생명공학연구원 감염병연구센터 선임연구원(왼쪽)과 김형일 연세대 사회환경시스템공학부 교수 공동연구팀은 하나의 빛을 쪼이면 다른 빛을 내는 형광물질을 이용해 유해물질의 위치를 알아내면서 동시에 검출물질의 분포를 볼 수 있는 기술을 개발했다. 한국생명공학연구원 제공

국내 연구진이 환경 속 유해물질을 검출하면서 동시에 그 분포를 동시에 확인하는 모니터링 기술을 개발했다. 홍합과 같은 어패류에 수은이 있는지 여부와 그 분포 위치를 찾는데 활용할 수 있어 오염 물질 감시에 활용될 것으로 기대를 모은다.

 

권오석 한국생명공학연구원 감염병연구센터 선임연구원과 김형일 연세대 사회환경시스템공학부 교수 연구팀은 빛을 쪼이면 다른 빛을 내는 형광물질을 이용해 유해물질의 위치를 알아내면서 동시에 물질의 분포를 확인하는 기술을 개발했다고 이달 18일 밝혔다.

 

유해물질을 검출하기 위한 기술 중 하나가 유해물질을 만나면 형광물질에서 빛이 나는 ‘탐침’을 이용하는 방법이다. 유해물질을 만난 탐침은 빛을 내며 유해물질의 분포를 알려준다. 문제는 탐침이 유해물질에 어떻게 퍼져있는지 알 수 없다는 점이다. 탐침이 고르게 퍼져야 유해물질의 양을 정확히 확인할 수 있는데 정작 지금까지는 이런 탐침의 위치를 확인할 수 없었다.

 

연구팀은 빛을 쏘이면 빛 두 개가 나오는 나노 캡슐을 개발했다. 캡슐은 낮은 에너지와 높은 파장을 가진 빨간색 계열 빛을 받으면 높은 에너지와 낮은 파장을 가진 파란색 계열 빛을 내는 ‘에너지 상향변환’이 이뤄지도록 했다. 여기에 반대로 수은과 같은 유해물질과 결합하면 에너지 하향변환에 의해 캡슐과 반대로 빛나는 형광물질을 달았다.

 

연구팀이 개발한 나노캡슐의 모습이다. 녹색 빛을 쪼이면 나노캡슐의 위치는 파란색으로, 유해물질의 위치는 빨간색으로 표시된다. 한국생명공학연구원 제공
연구팀이 개발한 나노캡슐의 모습이다. 녹색 빛을 쪼이면 나노캡슐의 위치는 파란색으로, 유해물질의 위치는 빨간색으로 표시된다. 한국생명공학연구원 제공

여기에 빨간빛과 파란빛의 중간인 초록빛을 쬐어 주면 나노 캡슐의 위치는 파란색 빛으로 나타난다. 반면 수은과 같은 유해물질의 위치는 빨간색 빛으로 확인할 수 있다. 연구팀은 이 나노캡슐을 홍합에 주사한 뒤 빛을 쏘여 촬영했더니 현장에서 바로 나노캡슐의 위치와 수은이 축적된 곳을 동시에 볼 수 있음을 확인했다.

 

연구팀은 “세계 처음으로 단일 광원을 이용해 동시다발적 발광을 가능하게 한 시스템으로 기존 검출기의 단점을 극복할 수 있다”며 “질병 유도 인자와 결합하면 질병 전이 여부와 감염병 진단에도 활용할 수 있을 뿐 아니라 환경 유해물질에 반응하는 형광 물질과 결합하면 환경 모니터링에도 쓸 수 있을 것”이라고 말했다.

 

연구결과는 지난달 29일 국제학술지 ‘재료화학회지A’에 실렸다.

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