교통대 이원석 교수 공동연구팀 '고민감도·고선택도 비타민 D3 나노광학 검출센서' 개발
한국교통대 이원석 교수(전기공학전공)와 고려대 박진성 교수(전자기계융합공학과) 공동연구팀이 소장 융털 모사기술을 이용해 '고민감도ㆍ고선택도 비타민 D3 나노광학 검출센서'를 개발했다. 

극미량의 환자 혈액 등 인체 물질에서도 비타민 D3 성분을 보다 정확하게 측정할 수 있는 기술이다. 

연구팀은 표면적이 커 영양분 흡수에 탁월한 소장 융털 구조를 응용해 은나노 융털구조체를 제작하고, 표면증강라만산란(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS) 신호를 증폭시켜 고민감도 센서 개발에 활용했다.　또 센서 표면에 압타머를 기능화해 센서 민감도와 선택도를 더욱 높였다. 

표면증강라만산란은 금속 나노 구조에 존재하는 자유전자가 광원의 에너지에 의해 집단 진동하는 현상을 분석하는 기술로, 비타민 D3는 매우 약한 라만 신호를 가져 기존 기술로는 검출이 어려운 한계가 있었다. 

이에 연구팀은 비타민 D3와 특이적으로 반응하는 라만 지시자 PTAD-MB를 새롭게 합성하고 PTAD-MB와 압타머 간 샌드위치형 결합 기술을 적용, 국내 최초로 SERS 기술에 기반해 비타민 D3를 고민감도ㆍ고선택도로 측정할 수 있는 은나노 융털 기반 나노광학 압타센서 개발에 성공했다. 

특히 이 센서는 결핍농도(100ng/mL)에 이르는 넓은 농도 범위에서 비타민 D3를 감지할 수 있고, 1pg/mL 극미량의 비타민 D3 검출 한계를 확인했다. 

또 유사한 구조를 가진 비타민 D군(D2, 25-hydroxy D2)뿐 아니라 비타민 AㆍCㆍE와 비교했을 때 선택적으로 비타민 D3만 검출할 수 있다. 

연구팀은 비타민 D3가 탁월한 항노화 물질이자 코로나19 예방과 코로나19 환자의 중증도에 큰 영향을 미친다는 학계 보고에 주목해 센서 연구를 진행했다. 

이 교수는 "다양한 생체모사 기술이 센서 기술로 활용될 수 있고, 표면증강라만산란 센서 분야에서 센서 효율을 극대화시킬 수 있는 가능성을 확인했다"며 "지속적 연구를 통해 비타민 센싱 기술 상용화를 목표로 노력하겠다"고 말했다. 

이번 연구결과는 화학ㆍ분석 분야 저명 저널인 'Biosensors and Bioelectronics' 9월호에 게재되며, 이 교수는 교신저자로 참여한다.
나노광학 검출센서 연구팀은 코로나에 큰 작용을 할 것으로 보이는 물질로 어떤 것을 주시했어
비타민 D3