DNA 감지 등 초고감도 바이오칩 양산기술 개발

[박계현기자] 국내 연구진이 혈액만으로 갖가지 질환을 조기에 진단할 수 있는 '바이오칩' 상용화에 필요한 원천기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 서남표) 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 검출가능 한계를 수십배 이상 향상시킨 초고감도 바이오칩 양산기술 개발에 성공했다고 2일 발표했다.

이번 연구 성과는 재료 및 나노분야 학술지인 '어드밴드스 머터리얼스' 5월호(2일자) 표지논문으로 선정됐다.

나노플라즈모닉스는 금속나노구조표면에 빛을 집광시켜 특정파장의 세기를 크게 향상 시킬 수 있는 나노광학 분야다. 최근 DNA·단백질·항체 또는 세포 등을 감지하는 바이오칩 개발에 필수적인 기술로 학계에서 관심을 받고 있다.

그러나 사람머리카락의 1/1000의 크기를 갖는 금속나노구조를 넓은 면적의 유리기판에 균일하게 제작하기가 어려워 상용화에 커다란 걸림돌이었다.

정기훈 교수 연구팀은 반도체 양산공정을 활용해 이를 해결했다.

연구팀은 유리기판 위에 은나노 필름을 입히고 열을 가해 은나노섬을 만들었다. 이후 반도체에 적용되는 식각공정을 이용해 3차원 금속나노구조를 유리기판에 균일하게 형성하고 나서 은나노 입자를 증착시켰다.

이 구조는 나노플라즈모닉 현상을 유발하는 다수의 나노갭을 갖고 있어 입사되는 빛의 세기를 수십배 향상시킬 수 있다. 또한, 상용화중인 반도체 증착공정을 그대로 사용 가능하기 때문에 즉시 양산기술에 적용할 수 있는 장점을 갖고 있다.

정기훈 교수는 "이 기술은 유리기판위에 표면강화라만분광기술을 접목해 별도의 형광물질 없이 나노몰 수준의 DNA 염기 4종류를 1초 안에 구분했다"며 "각종 질환을 조기에 진단할 수 있는 바이오칩을 일반 반도체공정을 이용, 저렴하고도 정밀하게 제작할 수 있는 양산기술을 확보하게 됐다"고 말했다.

한편, KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(제1저자 오영재 박사과정 학생)이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업 등의 일환으로 실시됐다.

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