KIC News, Volume 10, No. 6, 2007
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시편 준비가 필요 없는 새로운 질량 분광법
스크립스 연구소(Scripps Research Institute)의 질량 분광학자들은 최근 소형 분자의 신진대사 물 분석 및 질량 이미징에 적절한 질량 분광기술에 이용되는 새로운 탈착/이온화 방법(desorp- tion/ionization method)을 소개하였다(Nature 2007, 449, 1003). 나노구조 개시제 질량 분광법, NIMS (nanostructured initiator MS)는 소형 분자의 탈착 및 이온화를 개시하기 위해 표면 활성 분자(surface activator molecules)를 이용한다. 반면, 현재의 질량 분석법들인 매트릭스 공조 레이 저 탈착 이온화법(matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI))은 분자 매트릭스를 이용 하고(GTB2005040184, GTB2001020738), 이차 이온 질량 분광법(secondary ion MS (SIMS))은 고에너지 이온을 이용한다.
NIMS의 핵심은 다공성 나노구조 표면(porous nanostructured surface)의 구멍에 포획된 개시제 분자이다. 퍼플로린화된 고분자(Perfluorinated polymers)는 최고의 개시제 분자이며, 분석 분자가 녹지 않는 불소 상을 형성한다고 스크립스 질량 분광 센터장이자 분자 생물학 부교수인 게리 시 우즈닥(Gary Siuzdak)은 말했다.
NIMS에서 시료는 준비된 표면의 상부에 위치된다. 표면을 레이저 혹은 이온빔과 같은 광원으 로 가열하면 포획된 개시제 분자는 증기화된다. 이들이 표면에서 떨어져 나갈 때 시료 분자도 함 께 기체 상으로 변화되도록 만든다. 분석물 하부에서 잡아당길 수 있는 깔개로서 표면을 변화시 킨 것으로 고려될 수 있다고 시우즈닥은 말했다. 스크립스 연구진은 NIMS를 이용하여 혈액, 소 변, 절개된 조직 등의 다양한 시료를 분석하였다고 질량 분석 센터의 부연구원인 트렌트 노르텐 (Trent R. Northen)은 말했다. 노르텐은 의학 분석에 대한 새로운 가능성에 매우 흥분되어 있었 다. 이 과정은 시료 준비과정이 필요 없으며, 기본적으론 칩에 한 방울의 혈액을 떨어뜨린 후 이 를 분석하면 된다. NIMS는 단백질에서 보다는 신진대사물질과 같은 소형 분자에서 잘 작동한다.
물론 단백질도 이온화는 가능하다. 이러한 측면에서 NIMS는 소형분자 보다 단백질에서 원활히 작동하는 MALDI와 상보적이다. 레이저에 기반한 NIMS는 아토몰(attomole)의 시료를 분석할 정 도로 충분히 민감하며, 심지어 욕토몰(yoctomole)의 특정분자도 검출할 수 있다.
NIMS의 나노구멍 형태는 SIMS의 해상도로 MALDI의 분자 특정성을 획득할 수 있는 창조적 인 방법이라고 SIMS 이미징의 리더인 펜실베니아 주립대(Pennsylvania State University) 니콜 라스 위노그라드(Nicholas Winograd)는 말했다. 새로운 응용 분야의 도래를 지켜보는 것은 흥미 롭다. 시우즈닥 연구진은 실험실 내에 필요한 장비를 갖추고 있기 때문에 레이저에 기초한 NIMS 에 초점을 맞추었다. 그들은 다른 사용자들이 나노구조 표면과 개시제의 조합을 확인하길 기대하 고 있다. 이를 돕기 위해 연구진은 표면 제조법을 설명하는 비디오를 제작하였다.
출처: KISTI 글로벌동향브리핑(GTB) 김 상 범 (경기대)
