부처연구성과
세포 內 화학물질 정보를 영상화 전송하는 ‘나노인공위성기술’개발
- 등록일2009-09-05
- 조회수9848
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성과명
세포 內 화학물질 정보를 영상화 전송하는 ‘나노인공위성기술’개발
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연구자명
강태욱 교수 연구팀
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연구기관
서강대
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사업명
21세기 프론티어연구개발사 나노소재기술개발사업
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지원기관
교육과학기술부
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보도자료발간일
2009-09-05
- 원문링크
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키워드
#나노인공위성기술 #영상화
- 첨부파일
나노인공위성기술개발_보도자료.hwp
핵심내용
- 생물학적 현상규명, 질병진단, 신약개발 등 다양한 분야에 응용 기대 -
□ 미지(未知)의 세계인 우주에 대한 정보를 얻기 위해 인공위성이 필요하듯, 아주 작은 한 개 세포 내에서 일어나는 현상에 대한 정보를 간편하고 효과적으로 얻을 수 있는 ‘나노인공위성기술’이 개발됐다.
□ 교육과학기술부(장관 안병만)는「21세기 프론티어연구개발사업」나노소재기술개발사업단(단장 서상희 박사)의 단독지원을 받은 서강대 강태욱 교수 연구팀의 주도 하에 미국 버클리소재 캘리포니아대학(UCBerkeley) Luke P. Lee 교수 연구팀과 공동으로 하나의 세포 내에서 중금속이나 단백질 등 화학물질에 대한 시ㆍ공간적 정보를 얻을 수 있는 나노인공위성기술을 개발하였다고 밝혔다.
□ 한 개 세포 내에서 생물학적으로 중요한 화학물질이 ‘언제’, ‘어디에’, ‘얼마나’ 존재하는지를 우리에게 알려주는 영상기술은 다양한 생물ㆍ화학적 현상 규명에서부터 나아가 각종 질병의 진단과 치료제 개발을 가능하게 해주는 핵심적인 기술이다.
○ 지금까지는 세포 내에 삽입한 유기 혹은 무기물질들이 내는 형광을 이용하여 이러한 현상들을 관찰하였고, 특히 형광단백질에 대한 연구는 작년 노벨화학상을 받기에 이르렀다.
○ 하지만, 유ㆍ무기 형광물질들은 오랜 시간 관찰할 수 없고, 감도, 물에 대한 용해도, 세포독성 등 여러 측면에서 개선될 점이 많아, 이에 대한 기술적인 돌파구를 찾으려고 전 세계 연구자들이 경쟁적으로 연구하고 있다.
□ 공동연구팀은 금 나노입자 주변에 입자의 산란 진동수와 유사한 흡수 진동수를 갖는 화학물질이 존재하면 입자에서 주변 화학 물질로 에너지이동이 일어나는 것을 최초로 발견하였다.
○ 이런 에너지이동은 금 나노입자의 산란 진동수에 주변 화합물에 대한 정보를 저장하게 되며, 우리는 금 나노입자 하나의 산란스펙트럼을 관찰하면 그 주변의 화학물질에 대한 지문정보를 얻을 수 있게 된다.
상세내용
[그림 1] 금 나노입자와 주변 화학물질 사이의 에너지이동 모식도
□ 연구팀은 이런 원리를 활용하여, 한 개 세포 내에 금 나노입자 인공위성를 삽입한 후 에너지 이동현상을 관찰함으로써 손쉽게 화학물질에 대한 정보를 얻을 수 있었다.
[그림 2] 하나의 세포 속을 영상화하는 나노인공위성 기술 모식도
※ 노란색 공들은 금 나노입자를 나타냄
○ 그동안 금 나노입자를 이용한 모든 검출기법은 주변 화학물질에 대한 지문정보를 얻을 수 없다는 단점을 갖고 있는데,
○ 이번 공동연구팀이 제안한 나노인공위성 기술은 주변 화학물질에 대한 지문정보를 직접 얻게 됨과 동시에 금 나노입자에 의해 오랜 시간 관찰이 가능하고, 감도가 기존 기술에 비해 최대 1,000배 이상 높으며, 간단한 광학현미경에 의해서도 단일 나노입자 수준의 공간분해능을 얻을 수 있다.
□ 서강대 강태욱 교수는 “금번 개발된 나노인공위성 기법은 기존 단일 세포 영상화기술을 획기적으로 보완하고 지금까지 관찰할 수 없었던 생화학적 현상, 신약개발에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.”고 말했다.
□ 본 연구결과는 나노과학기술분야 최고 권위지인 '네이처 나노테크 놀러지(Nature Nanotechnology)'지의 9월 6일자 온라인판에 게재되었고, 현재 미국 특허 출원 중에 있다.
[붙임 1] 용어설명
■ 형광(fluorescence)
바닥상태의 낮은 에너지 준위에 있던 원자 혹은 분자의 전자가 에너지 전이(transition)를 일으킬 수 있는 복사선을 받아서 높은 에너지 준위로 전이된 후 낮은 에너지 준위로 떨어지면서(decay), 에너지 차이에 해당하는 복사선을 방출하는 것을 말한다.
이력사항 : 첨부파일 참고
<자료문의> ☎ 02-2100-6814 미래원천기술과장 최원호, 사무관 정재욱
☎ 02-705-8920 서강대학교 화공생명공학과 강태욱 교수
☎ 02-958-6991 나노소재기술개발사업단 단장 서상희
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