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생체물질 분자 수준에서 비춰주는 나노등대 개발

연세대 김동현 교수 "생체물질 수십 나노미터 고해상도 관찰 가능"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 광학현미경으로 생체물질을 분자 수준에서 관찰할 수 있도록 빛을 비춰주는 나노등대를 개발했다.

연세대 전기전자공학과 김동연 교수와 손태황·문귀영 연구원팀은 22일 일반 광학현미경에 장착, 빛을 다방향으로 입사시킴으로써 금속 나노칩 위에 있는 생체물질 전체에 극소 부피의 빛을 골고루 비출 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

연세대 전기전자공학과 김동현교수(왼쪽)·손태황(가운데)·문귀영 연구원
연세대 전기전자공학과 김동현교수(왼쪽)·손태황(가운데)·문귀영 연구원[한국연구재단 제공=연합뉴스]

일반적으로 쓰이는 전반사 형광현미경은 수백 나노미터(㎚=10억분의 1m) 크기까지 밖에 분별할 수 없는 한계가 있어 바이러스 이동이나 암세포 형태 변화 등을 구체적으로 분석하기 어렵다.

최근 현미경에 유리기판 위에 금 나노섬 구조를 만든 금속 나노칩을 장착해 극소량의 빛을 형성, 해상도를 높이는 기술이 개발됐으나 빛의 위치가 고정돼 있어 관찰 대상이 특정 위치에 놓이지 않으면 관찰할 수 없는 단점이 있다.

연구진은 금속 나노칩을 비추는 입사광의 각도와 방향을 변조해 금속 나노칩 위에 놓인 생체물질 거의 모든 부분을 비출 수 있는 다채널 광변조시스템을 개발했다.

다채널 광변조시스템은 등대가 전등을 회전시키면서 어둠 속에서 바다 곳곳을 비추는 것과 흡사하다면서 생체물질을 분자 수준에서 관찰할 수 있게 빛을 비춰주는 나노등대라고 할 수 있다고 연구진은 설명했다.

광학현미경에 나노등대를 적용한 결과 나노칩 위의 관찰 가능한 영역이 크게 확대된 것으로 나타났다. 한 방향 입사조건으로 나노칩에 빛을 비췄을 때는 나노칩 표면의 25%에만 빛이 조사됐으나 나노등대를 적용한 경우에는 나노칩의 90%를 관찰할 수 있었다.

김동현 교수는 "이 연구는 전반사 형광현미경에 금속 나노칩을 접목해 잉여공간 없이 나노칩 상의 모든 물질을 관찰할 수 있도록 한 것"이라며 "암세포를 비롯한 특정 세포와 세포 내에서 움직이는 기질 및 단분자를 영상화하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 옵티컬 머티리얼스'(Advanced Optical Materials, 5월 22일) 표지논문으로 게재됐다.

다방향 입사광 변조 시스템과 유도된 극소 부피 빛의 개략도
다방향 입사광 변조 시스템과 유도된 극소 부피 빛의 개략도유리기판 위에 제작된 금 나노섬 구조를 활용, 나노미터 크기의 극소 부피 빛이 유도됨. 하나의 입사조건에서는 빛의 분포가 특정 위치에 고정되지만 다방향 입사 변조 시스템을 이용하면 극소 부피 빛의 위치를 이동하는 것이 가능함. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2018/05/22 12:00 송고

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