▲ 나노패턴에서 일어나는 특이 광투과 현상을 이용한 세포 내 물질의 3차원 영상화 개념도.

고가의 특수장비 없이도 단백질이나 바이러스 같은 생체고분자를 또렷하게 보고 검출할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부는 연세대 전기전자공학과 최종률 박사(現 대구경북첨단의료산업진흥재단) 및 김동현 교수와 의과대학 신전수 교수, 부산대 김규정 교수 연구팀이 광학현미경에 장착해 보다 선명하게 세포와 단백질간의 상호작용을 볼 수 있도록 돕는 금속나노칩을 개발했다고 24일 밝혔다.

현재 전반사 형광현미경은 수백 나노미터(10억분의 1미터) 크기 밖에 분별할 수 없어 미세한 생체현상을 관찰해야만 하는 신약후보물질 발굴 등을 위해선 상당한 고가의 특수 영상장비가 요구된다.

이번에 연구팀은 직경 200~400 나노미터의 구멍이 촘촘하게 배열된 금속나노칩을 개발해 빛이 나노구멍을 투과하는 광투과 현상에 의해 만들어지는 강한 전자기파를 분석했다. 이는 마치 나노횃불처럼 작용해 검사 세포 안의 형광물질이 빛을 내면서 내부의 단백질 등을 검출할 수 있게 된다.

연구팀은 세포 내 미세 생체물질의 분포를 최적 조건에서 20 나노미터 크기의 해상도로 분석했으며 이를 통해 입체적인 세포나 바이러스를 깊이 500 나노미터 까지 검출하는데 성공했다.

이번 연구결과는 고가의 특수장비 대비 가격 경쟁력을 갖는 고해상도 생체분석시스템 개발 등에 기여할 전망이다.

김동현 교수는 “금속 나노패턴의 특이 광투과 현상을 이용해 세포 안의 생체분자를 관찰하기 어려운 기존 광학현미경의 종축해상도 한계를 극복하고 해상도를 수십 나노미터까지 향상시켰다”고 밝혔다.

한편 이 연구는 미래부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약)의 지원으로 수행됐고, 결과는 광재료 분야 국제학술지 어드밴스드 옵티컬 머티리얼스(Advanced Optical Materials)지 1월 13일 표지논문으로 게재됐다.