양자점 나노복합체로 10분만에 정밀 진단을 할 수 있게 됐다는 연구 결과가 나왔다. 기존보다 50만배 민감도를 높였다.

‘양자점’은 빛을 받으면 특정 색의 빛을 내는 반도체 나노입자다. 눈에 보이지 않을 만큼 작지만, 특정색의 광발광을 통해 아주 미세한 물질의 존재를 확인할 수 있다.

가톨릭대 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단 박준혁 교수와 포항공과대학교 화학과 김성지 교수 연구팀이 단 10분 만에 감염이나 염증을 초정밀하게 진단할 수 있는 새로운 초고감도 · 초고속 항원 검출 기술을 개발했다.

이번 연구 성과는 미국 화학회가 발간하는 국제 나노소재 분야의 권위 있는 학술지 ‘ACS Nano’ (IF=15.8) 9월호에 게재됐다.

이번 연구의 핵심은 ‘양자점 복합체’라는 새로운 형태의 나노소재를 만든 것이다.

연구팀은 수십 개의 양자점을 하나의 튼튼한 나노복합체 안에 안정적으로 넣어, 기존보다 훨씬 강하고 오래 빛나는 입자를 만드는 데 성공했다.

이 나노복합체는 기존 동일 연구진에서 발표한 양친매성 고분자(물과 기름 성질을 모두 가진 고분자) 기반의 나노복합체보다 구조적으로 단단하고 빛의 신호도 더 안정적이다.

‘층상 자기 조립’ 이라는 독창적 방식을 적용해, 외부 물질로 인해 신호가 약해지는 현상을 최소화했기 때문이다.

이 기술을 통해 연구팀은 나노입자의 표면 화학 구조를 정밀하게 조절하며, 생체분자(비오틴, 스트렙타아비딘 등)를 표면에 도입하고 이들과의 상호 결합력을 극대화시켰다.

연구 결과, 10분 이내에 결과를 확인할 수 있으며 기존 대비 50만배 이상 민감하게 미량의 항원도 탐지할 수 있다. 소량의 바이러스나 염증 단백질이 존재해도 탐지할 수 있다는 의미다. 감염병 조기진단, 응급의료, 현장진단(Point-of-Care Testing) 등에 큰 혁신을 가져올 수 있다.

감염병이 빠르게 확산되는 상황에서 현장에서 바로 진단할 수 있는 ‘휴대용 진단 장비’로의 응용 가능성도 높다.

박 교수는 “반도체 나노입자 기반의 안정적인 나노복합체 합성법과, 이를 이용한 초고속 · 초고감도 진단 기법을 개발함으로써 다양한 항원 및 검출 환경에 대한 폭넓은 적용이 가능한 새로운 검출법으로의 활용 가능성을 보였다”고 밝혔다.

김규철 기자 gckim1026@naeil.com