KIC News, Volume 13, No. 4, 2010
KIC News, Volume 13, No. 4, 2010 47
Figure 1.탄소나노튜브.
초 민감성 탄소나노튜브 바이오센서
연구자들은 고분자로 코팅된 탄소나노튜브를 이용하여 리터당 피코그램 이하 수준의 단백질을 검출할 수 있는 초 민감성 바이오센서를 개발했다.
미국 보스턴 대학의 생물학자, 화학자, 물리학자 등 여러 학문분야에 걸친 연구자들은 이 바이오센서가 형식적인 방법으로는 검출할 수 없는, 항체가 존재하는 바이러스성 질병의 극히 미세한 양을 검출할 수 있 는 중대한 도구가 될 수 있다고 말했다. 이 바이오센서는 항체나 다른 면역반응을 이용한 검출 대신에 직접 적으로 바이러스 표면의 단백질을 검출할 수 있다.
연구자들은 분자 임프린팅법을 사용하여 준비한 비전도성 고분자로 코팅된 탄소나노튜브 팁의 어레이를 사용했다. 분자 임프린팅법은 합성 수용체 기능을 하는 고분자 뼈대를 제조하는 기술이다. 임프린트된 고 분자는 선택적으로 유기 화합물, 단백질에 결합할 수 있어 센서개발에 유용하다는 것이 증명되었다. 비록, 합성 분자 임프린팅 고분자가 단백질을 인식하는 것에 문제점이 존재하지만, 나노장치와 나노물질이 해결 책으로 제시된다.
임프린트된 비-전도성 고분자로 코팅된 탄소나노튜브 팁의 어레이는 전기화학 임피던스 분광기를 사용 하여 리터당 피코그램 이하의 단백질을 인식할 수 있다. 센서기능의 핵심은 비-전도성 고분자 코팅 내에 단백질 분자를 임프린트 하는 것이다. 이런 임프린트는 코팅의 두께를 감소시키기 때문에 단백질 및 이온 화된 식염수 용액이 접촉할 때 이런 영역의 고분자는 낮은 임피던스를 가지며, 나머지 해당 단백질이 결합 한 부분은 코팅의 두께가 증가하므로 높은 임피던스를 가진다. 기존의 실험실 분석 기술로는 며칠이나 몇 주가 걸릴지도 모르지만, 나노튜브는 임피던스의 이런 변화
를 기록해서 단백질 존재에 대한 신호를 보내므로 실시간 검출이 가능하다.
지금까지, 임프린트 센서는 철 저장단백질인 ferritin, 인 유두종 바이러스(HPV)의 E7 oncoprotein, 그리고 칼슘 결 합성 단백질인 calmodulin의 검출을 위해 만들어졌다. 최 근의 실험으로 임프린트 센서가 calmodulin에서 칼슘에 의 해 유도된 구조적 변화를 인식할 수 있음을 보였다. 단백질 의 비표지 전기화학적 검출은 생체분자 인지를 기반으로 하는 바이오센서의 대안으로 사용될 수 있을 것이다.
http://www.ksiec.or.kr
48 공업화학 전망, 제13권 제4호, 2010
Figure 2. 분자임프린트 단백질 나노센서 제조방법.
출처：Dong, C., Lu, R., Huaizhou, Z., Chenjia, X., Lu, Z., Ying, Y., Hengzhi, W., Yucheng, L., Mary, F. R., Jeffrey, H. C., Michael, J. N., Zhifeng, R. & Thomas, C. C. A molecular-imprint nanosensor for ultrasensitive detection of proteins. Nature Nanotechnology. Published online:
27 | doi:10.1038/nnano.2010.114
http://www.tcetoday.com/tcetoday/NewsDetail.aspx?nid=12899
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/abs/nnano.2010.114.html 작성：심상준(성균관대)
