기존에 흔히 쓰이는 단일 나노입자의 거동 및 상호작용을 실시간으로 관찰분석하는 방법은 아주 제한적이며 강한 전자빔 주사 등이 필요하고, 분석할 수 있는 입자 수가 한정되어 연구에 제한이 많았다. 또한, 수용액 상에 존재하는 입자의 3차원 운동으로 인해 많은 수의 입자를 모니터링하기가 사실상 거의 불가능하였다.
이번 연구에서는 나노입자를 유동적인 2차원 평면인 지질 이중층에 도입하고 이를 암시야 현미경(dark-field microscope)으로 관찰하여 오랜 시간동안 여러 개의 입자를 동시에 추적분석할 수 있는 새로운 방법을 제시하고, 이를 통해 연구팀은 넓은 영역의 지질 이중층 위에서 수백-수천 개의 나노입자들이 서로 상호작용하여 산란되는 신호의 세기와 색이 변하는 것을 정량적으로 분석해냈다.
연구팀은 개발한 연구방법을 활용하여 대표적인 생물학 무기인 탄저균 DNA를 수 펨토몰라(샘플 1㎕당 수 만개의 DNA) 이하의 낮은 농도까지 정량적으로 검지하고, 단일 염기서열의 차이까지 완벽하게 구분해 냈다.
본 연구결과는 DNA, RNA, 단백질, 화학 분자 등 다양한 분자 및 다양한 종류의 나노입자 간의 상호작용 연구 및 초고감도-다중-정량 검지에 응용될 수 있으며 특히, 바이오칩 형태로 구현되어 바이러스, 박테리아, 톡신 등을 실시간으로 모니터링하는 연구에 활용될 예정이다.
연구팀은 “이번 연구는 나노입자 상호 작용 연구는 물론 생체물질의 상호작용을 연구하는데 있어서 새로운 지평을 여는 연구결과”라고 연구의의를 밝혔다.
연구 성과는 화학분야 세계 최고의 권위를 가진 미국 화학회지 JACS에 Spotlights 논문으로 선정되어 3월 5일 소개되었다.
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신승혁 news@koreanewstoday.co.kr
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