사람보다 더 정확한 전자코 나온다

유독가스 감별, 냄새나는 TV에 활용 가능할 듯

▲국내 연구팀이 전자코를 개발해 냈다.[사진제공=서울대]

[아시아경제 정종오 기자] 사람 코보다 더 정확한 전자코가 개발됐다. 국내 연구팀이 사람 코(후각기능)보다 정확한 바이오나노 전자코를 내놓아 관심을 모으고 있다.

이번 연구 성과는 사람의 코를 대체할 기술로 유독가스와 같은 인체에 해를 끼치는 냄새물질을 감지할 수 있다. 암의 지표 물질을 사람의 호흡이나 소변에 포함된 특정 휘발성 유기화합물 인지, 식품과 향수 감별, 마약과 생화학무기 조기 검출 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 인간 후각의 코드화를 통한 향기 나는 TV 기술 등 미래 인간생활과 연관된 첨단 과학기술에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

인간의 감각 가운데 그 복잡성 때문에 가장 알려지지 않은 영역이 후각 분야이다. 특히 후각의 인지는 수많은 후각 신경세포에 의해 발생한 신경신호의 조합에 의해 이뤄져 그 메커니즘이 매우 복잡하다. 이 때문에 반도체성 회로의 전류변화를 모니터링 해 냄새분자를 인지하는 기존의 바이오전자 코는 균일한 크기와 모양을 가지는 나노어레이 트랜지스터 형성이 힘들어 여러 가지 냄새를 한 번에 인지하는데 한계를 가지고 있었다.

연구팀은 제조된 그래핀 마이크로 패턴 트랜지스터와 다종의 인간 후각 수용체를 결합하는 방식으로 특정 냄새분자와 선택적으로 결합하는 후각 수용체들을 부착해 여러 가지 냄새를 한 번에 인지할 수 있는 인공후각 재현기술 개발에 성공했다.

세포막에 발현되는 막 단백질로 이뤄져 그 구조가 매우 복잡하고 이종세포에서의 발현이 극히 어려운 것으로 알려져 있는 후각 수용체를 대장균 시스템에서 대량으로 발현 후 분리 정제하는데 성공해 전자코의 효용성을 더욱 높였다.

인간은 약 390개의 후각 수용체를 가지고 있으며 냄새물질과 후각 수용체간의 선택적 결합에 의해 후각 신경세포에서 후각 신경신호가 발생한다. 이렇게 발생한 후각 신경신호는 인간의 뇌의 한 부분인 후각신경구(olfactory bulb)에 모이고 신호의 조합이 일어난다. 조합된 후각 신경신호를 대뇌에서 인지 함으로서 냄새를 인지한다.

한국생명공학연구원(원장 오태광), 한국기초과학지원연구원(원장 정광화)은 서울대와의 공동연구를 통해 다중으로 냄새를 인지할 수 있는 고성능 바이오나노전자 코(Bionano-electronic Nose)를 세계 최초로 기술개발 하는데 성공했다고 밝혔다.

한국생명공연구원 권오석 박사, 한국기초과학지원연구원 송현석 박사 등이 수행했다. 연구결과는 나노과학분야의 세계적 학술지 나노레터스(Nano Letters) 온라인판에(논문명 : An Ultrasensitive, Selective, Multiplexed Superbioelectronic Nose That Mimics the Human Sense of Smell) 9월 24일에 실렸다.

권오석 박사는 "이번 연구는 단일 냄새 분자만을 인지 가능한 기존 바이오전자 코 시스템에 활용돼 온 나노물질(탄소나노튜브 및 전도성 고분자)을 마이크로 패턴화 된 단층 그래핀으로 대체해 실제 사람 코와 흡사한 고 감응성 다중 냄새 분자 인지용 바이오나노전자 코를 세계 최초로 개발했다는데 의미가 있다"고 말했다.