대구대학교 이성호 교수 연구팀, 네이처 자매지 연구논문 게재

화학과 이성호 교수와 장연진, 김보연 석사과정 졸업생 공동 연구

혈액 한 방울로 질병 진단 가능한 초고감도 휴대용 질병 진단센서 개발 가능성 높여

이성호 대구대학교 교수. [사진=대구대학교 제공]

대구대학교 일반대학원 화학과 이성호 교수(사진)와 장연진, 김보연 석사과정 졸업생의 연구논문이 세계적인 저명 학술지인 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific reports)’에 최근(2020년 6월 10일자) 게재됐다.

논문명은 ‘미셀 기반의 고감도 형광 센서 개발: 사람의 혈청 내 헤파린의 고감도 검출(Micellization-induced amplified fluorescence response for highly sensitive detection of heparin in serum)이다.

이 연구는 기존의 단분자, 고분자, 나노입자를 기반으로 하는 화학 센서에서 발생하는 낮은 감도 및 형광 양자 수율로 인한 효율성 저하 문제를 해결하기 위한 내용을 담고 있다.

이 교수팀은 새로운 센싱 플랫폼인 콘주게이트 미셀을 고안해 미셀의 구조적인 특성이 형광 양자 수율을 증가시키며, 미셀 내부의 콘주게이트 시스템이 효율적인 전자 이동을 위한 채널을 제공한다는 사실을 규명해냈다.

미셀은 비누가 때를 제거할 때 형성하는 구형의 구조로 소수성기는 미셀 내부에 위치하며 친수성기는 바깥쪽에서 물 분자와 상호 작용한다. 콘주게이트 미셀에서 역시 소수성 형광체가 내부에 위치하게 됨으로써 형광을 소광(quenching) 시키는 물과 접촉이 감소하면서 높은 형광 양자 수율을 나타내게 된다. 또한 전자는 미셀내 채널을 통하여 효율적으로 이동하기 때문에 극미량의 검출 물질에 대해서도 매우 민감하게 신호 전달 능력을 나타내게 되어 감도가 높아진다.

연구팀은 미셀 기반의 새로운 형광 센싱 플랫폼을 이용해 실제 생체 분석 조건인 사람의 혈청에서 혈액의 응고에 관여하는 헤파린을 선택적이고 정량적으로 검출해 헤파린 농도 이상으로 비롯된 질병을 찾아내는 진단 센서로 활용하는 데 성공했다.

이성호 대구대 교수는 “이번 연구는 혈액 한 방울로 누구나 쉽게 질병을 진단할 수 있는 초고감도 휴대용 질병 진단센서의 개발 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미가 있다”고 말했다.