세포內 정보 전송하는 '나노인공위성' 개발

국내연구진에 의해 아주 작은 한 개 세포 내에서 일어나는 현상에 대한 정보를 간편하고 효과적으로 얻을 수 있는 '나노인공위성' 기술이 개발됐다.

교육과학기술부(장관 안병만)는 '21세기 프론티어연구개발사업' 나노소재기술개발사업단(단장 서상희)의 단독지원을 받은 서강대 강태욱 교수팀이 미국 버클리소재 캘리포니아대학(UCBerkeley) 연구팀과 공동으로 하나의 세포 내에서 중금속이나 단백질 등 화학물질에 대한 시·공간적 정보를 얻을 수 있는 '나노인공위성' 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 연구결과는 나노과학기술분야 최고 권위지인 '네이처 나노테크놀러지(Nature Nanotechnology)' 6일자 온라인판에 게재됐다.

교과부에 따르면 세포 내에서 생물학적으로 중요한 화학물질이 '언제', '어디에', '얼마나' 존재하는지를 알려주는 영상기술은 다양한 생물·화학적 현상 규명과 각종 질병의 진단 및 치료제 개발을 가능하게 해주는 핵심 기술이다.

교과부 관계자는 "지금까지는 세포 내에 삽입한 물질들이 내는 형광을 이용해 관찰했고, 특히 형광단백질에 대한 연구는 지난해 노벨화학상을 받기도 했다"며 "하지만 유·무기 형광물질들은 오랜 시간 관찰할 수 없고, 감도, 물에 대한 용해도, 세포독성 등 여러 측면에서 개선될 점이 많아 전 세계 연구자들의 경쟁적인 연구가 진행되고 있다"고 설명했다.

강태욱 교수팀 관계자는 "이번 연구를 통해 '금 나노입자' 주변에 입자의 산란 진동수와 유사한 흡수 진동수를 갖는 화학물질이 존재하면 입자에서 주변 화학 물질로 에너지 이동이 일어나는 것을 발견했다"고 밝혔다.

연구팀에 따르면 이같은 금 나노입자의 산란 진동수에 주변 화합물에 대한 정보를 저장하게 되며, 금 나노입자 산란스펙트럼 관찰을 통해 그 주변의 화학물질에 대한 지문정보를 얻을 수 있게 된다.

연구팀 관계자는 "이런 원리를 활용해 한 개 세포 내에 금 나노입자 인공위성를 삽입한 후 에너지 이동현상을 관찰함으로써 손쉽게 화학물질에 대한 정보를 얻을 수 있었다"고 설명했다.

이 관계자는 이어 "그동안 금 나노입자를 이용한 검출기법은 주변 화학물질에 대한 지문정보를 얻을 수 없다는 단점을 갖고 있었는데 이번 나노인공위성 기술은 주변 화학물질에 대한 지문정보를 직접 얻게 됨과 동시에 금 나노입자에 의해 오랜 시간 관찰이 가능하다는 장점이 있다"며 "또한 감도가 기존 기술에 비해 최대 1000배 이상 높으며 간단한 광학현미경에 의해서도 단일 나노입자 수준의 공간분해능을 얻을 수 있다"고 소개했다.