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생체 세포 미세점도 영상화, 형광 점도센서 개발
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송강섭 기자 작성일승인 2018-02-07 16:29 수정 2018-02-07 16:29관련링크
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미시적 및 거시적 환경에서 물질의 점도 변화는 의료, 생명, 소재 분야 기초 연구와 응용에서 매우 중요하다. 혈액이나 세포내 점도 변화는 다양한 질병과 밀접하게 연관돼 있다. 예컨대 플라스틱 제조 공정에서 플라스틱의 중합도 및 유리전이온도라 불리는 기계적 특성의 변이점 등도 소재의 점도 변화와 깊은 관련이 있다. 이에 따라 실시간으로 점도 변화를 확인할 수 있는 고효율의 형광 점도 센서는 다양한 분야에서 요긴하게 쓰일 수 있다. 국내 연구팀이 살아있는 세포와 미세유체(Micro fluidic)의 미세점도를 영상화할 수 있는 형광 점도 센서를 개발했다.
GIST(광주과학기술원) 고등광기술연구소(APRI) 이창열 박사, 아주대 권오필 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과), 한국과학기술연구원(KIST) 김세훈 박사의 공동연구팀이 2개의 분자 회전체를 기반으로 미세유체의 점도를 측정할 수 있는 형광 점도 센서 분자를 개발했다고 GIST 등이 7일 밝혔다.
미세유체에 대한 형광 점도 센서는 점도의 변화에 따른 높은 형광 효율뿐만 아니라 높은 형광 대비비도 요구된다. 하지만 단일 회전체를 사용하는 기존의 형광 점도 센서에서는 높은 회전 자유도를 가지는 회전체를 도입한 경우, 형광 대비비는 높으나 형광 효율이 낮아지는 단점이 있다. 이와 반대로 회전 자유도가 낮은 회전체를 도입한 경우 형광 효율은 높은 반면 형광 대비비가 낮아진다.
이런 형광 효율 및 형광 대비비가 최적화 되지 못한 형광 점도 센서는 다양한 응용 분야로의 적용에 걸림돌이 되고 있다.
공동연구팀은 기존 1개의 회전체를 이용한 형광 점도 센서의 단점을 극복하기 위해 2개의 회전체를 도입함으로써 높은 형광 효율과 형광 대비비를 동시에 가지는 형광 점도 센서 분자의 개발에 성공했다. 높은 전자주게(electron donor) 능력을 갖는 동시에 높은 회전 자유도를 갖는 회전체를 도입함으로써 형광 효율 및 형광 대비비의 최적화를 구현했다. 전자주게는 전자를 상대에게 주기 쉬운 원자, 이온 또는 분자를 말한다.
이 박사는 "2개의 회전체를 이용해 분자 점도 센서의 형광 효율 및 형광 대비비를 최적화한 것이 이번 연구의 가장 큰 의의"라고 했다.
2개의 회전체를 도입한 분자 형광 점도 센서는 전통적인 물리적 방법으로 측정이 어려운 마이크로 미세유체의 점도와 다양한 분자 회전체에 대한 연구 등에서 활용될 것으로 보인다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업, 선도연구센터, 중점연구소 사업과 보건복지부의 바이오이미징센터 지원사업, GIST 개발과제(광과학기술 특성화연구)의 지원으로 수행됐다. 연구결과를 담은 논문은 화학분야 국제학술지 '케미스트리 어 유러피언 저널(Chemistry-A European Journal)' 지난해 12월 5일자 표지논문으로 소개됐다.
송강섭 기자 successnews@successnews.co.kr
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