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류준석 교수 연구팀, DNA 최적화 연구 통해 독성 물질 검출 기술 개발
- 작성자
- KITNEWS
- 조회
- 463
- 작성일
- 2024.08.29
- 첨부
류준석 교수 연구팀, DNA 최적화 연구 통해 독성 물질 검출 기술 개발
- DNA 최적화 기술 및 이중 커피링 기술 통해 중금속 검출
- 성균관대·고려대·국립금오공대 연구팀 공동 연구 성과
우리 대학 기계공학과 류준석 교수 연구팀이 성균관대 및 고려대 연구팀과의 공동 연구를 통해 참치 등 식품 속 수은 등 중금속을 초고민감도로 검출할 수 있는 기술을 개발했다. DNA 염기서열을 최적화하고 이중 커피링 농축 기술을 이용한 이번 연구 결과는 지난 8일 저명 국제 학술지 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)’ 온라인판으로 게재됐다.
* 논문명 Highly enhanced Hg2+ detection using optimized DNA and a double coffee ring effect-based SERS map
수은은 인체에 노출되면 중추신경계 마비와 폐 손상을 유발할 수 있는 위험한 독성 물질로, 화산 폭발과 같은 자연현상이나 발전소 등에서 배출된 증기가 비를 통해 이동하며 해양 생태계에 축적되고 있다. 먹이사슬 상위에 있는 참치 같은 대형 어류에는 바다로 유입된 수은이 많이 축적되기 때문에 식품 속 수은 함유량을 검출하는 기술은 매우 중요하다.
현재까지는 식품 내 수은의 정확한 검출을 위해 DNA 염기서열을 사용했지만, 이는 시료 속 수은 이온이 다량의 thymine 염기와 결합하는 과정에서 주변 DNA의 반발력 때문에 수은 이온과의 결합 효율이 떨어졌다.
연구진은 이를 해결하기 위해 먼저 수은 이온과 결합 효율이 우수한 최적의 DNA 염기서열을 찾았으며, 이중 커피링 효과*를 적용해 센서의 민감도를 크게 높였다.
* 커피링(coffee ring) 효과: 커피를 테이블에 흘리면 커피 방울의 가장자리와 안쪽의 증발속도 차이로 인해 가장자리에 커피가루가 진하게 남는 것처럼 입자들이 가장자리에 농축되는 현상을 말한다.
또한 DNA와 수은 이온 결합체에서 나오는 신호 강도를 높이기 위해 ‘표면증강라만산란(SERS)’을 적용했다. SERS는 금속나노구조 표면 가까이에 분자가 존재할 경우 그 분자의 광학적 신호가 증가하는 특성을 말한다.
연구진은 두 가지 금속으로 이뤄진 나노 기둥에 DNA를 고정해 신호를 극대화했으며, 이와 같은 검출 기술을 바탕으로 식품을 통한 수은 중독을 예방할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 독성 물질 검출뿐만 아니라, DNA 기반 바이오센서와 헬스케어 분야에서도 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.
이 연구는 한국연구재단(중견연구, 바이오의료기술개발사업, 창의·도전연구기반지원사업)의 일환으로 진행됐다.