세포 특정 부분에 작용하는 나노선 센서 개발

인공 망막과 세포 생체지도 연구에 활용

한미 공동연구진이 생체 내 세포의 일부 부위에만 선택적으로 작용하는 극미세 나노선 센서를 개발했다.

한국연구재단은 박홍규 고려대 교수와 찰스 리버 미국 하버드대 교수 공동연구진이 전기와 빛 신호에 민감하게 반응하는 실리콘 나노선 센서를 개발했다고 19일 밝혔다.

이는 높은 민감도가 요구되는 바이오센서 등에 활용될 전망이다.

실리콘 나노선은 지름이 수십에서 수백 나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ), 길이는 수 마이크로미터(㎛, 100만분의 1m)에 이르는 실리콘 나노구조체다.

주로 전기와 광 효율이 높아 나노 트랜지스터나 LED, 태양전지 등에 사용된다.

실리콘 나노선을 이용하면 생체 세포에서 일어나는 전류와 빛의 변화까지 감지할 수 있다는 장점이 있어 바이오센서 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

실리콘 나노선이 단일 세포 안의 일부 영역에만 작용하기 위해서는 극미세 나노선 기술이 필요하다.

공동연구진은 실리콘 나노선의 한쪽 끝에만 ‘p-n 접합’을 도입했다.

p-n 접합에서만 전기와 신호를 검출할 수 있는 나노선 센서를 개발했다.

p-n 접합은 전기적 성질이 서로 다른 두 반도체 물질 간의 이종접합으로 외부 빛을 흡수한 뒤 전기적 신호나 에너지를 생성하는 광소자로 사용되고 있다.

공동연구진은 전해 용액을 이용해 전기 변화를 측정했다.

그 결과, 센서 민감도의 90%가 나노 끝 부분에 집중돼 생체 내 국소 영역에서 전기신호를 측정하는 데 유용한 것을 확인했다.

이와 함께 레이저를 이용한 광학실험 결과, 나노선의 빛 반응도가 0.22A/W(빛 전력 1W당 생성되는 전류)로인 것을 확인했다.

이는 기존 단일 나노선 센서의 평균 광반응도(0.002 A/W)에 비해 100배 이상 높은 수치였다.

생산 수율(불량없는 양산 비율)도 75％로 높아 상용화가 가능할 것으로 기대된다.

박홍규 교수는 “극미세 나노선 센서는 생체 내 특정 영역에서 일어나는 화학반응이나 광학현상을 민감하게 감지할 수 있어 인공 망막 기술이나 세포 내 생체지도 연구 등에 활용할 수 있다”고 전했다.

이 연구 결과는 지난달 27일 ‘나노레터스(Nano Letters)’에 실렸다. 최소망 기자 somangchoi@