가톨릭대, '황 도핑 탄소점' 기반 생체 내 구리 이온 감지 기술 개발

가톨릭대 전경.

가톨릭대학교는 '황 도핑 탄소점'을 이용해 생체 내 구리 이온 농도를 신속하고 정밀하게 감지하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

이번 기술개발에는 가톨릭대 나건·강민호 바이오메디컬화학공학과 교수 연구팀과 한양대 정현도 신소재공학과 교수 등이 공동 교신저자로, 가톨릭대 진민영 박사과정생이 제1저자로 참여했다.

구리 이온은 체내에 과도하게 축적될 경우 윌슨병, 멘케스 증후군, 파킨슨병 등 다양한 질환을 유발할 수 있어 정밀한 감지가 중요하다. 기존 구리 이온 감지 방식은 전처리 과정이 복잡하고, 측정 시간과 비용이 많이 소요되며 다른 물질에 의한 간섭 문제가 있었다.

연구팀은 구리 이온을 특이적으로 인식하고 높은 감도를 가진 나노소재 '황 도핑 탄소점(S-HICA)'을 개발했다.

탄소점은 나노 크기의 탄소 기반 물질로, 형광 특성이 우수하고 생체적합성이 높아 바이오 분야에서 활용 가능성이 크다. 연구팀이 개발한 황 도핑 탄소점은 형광 세기의 변화로 구리 이온 농도를 측정할 수 있고, 마이크로웨이브 합성법을 통해 쉽게 제조할 수 있다. 또 넓은 pH(1~11)와 온도(20~80도 범위에서도 신뢰성 있는 결과를 제공한다.

실험 결과 개발된 탄소점은 형광 효율이 높고 구리 이온과의 반응 시간이 짧아 세포, 혈액, 동물 모델 등 다양한 생체 환경에서 실시간 측정이 가능함을 확인했다. 또 탄소점이 구리 이온과 결합해 복합체를 형성하면서 형광 세기가 감소하는 정적 소광 현상이 나타남을 초저온투과전자현미경 등 고성능 장비로 규명했다.

나건 교수는 “이번 연구는 기존 고가 장비와 복잡한 전처리 과정을 대체할 수 있는 간편하고 빠른 진단 수단을 제시했다”며 “구리 이온 감지 기술의 상용화와 다양한 바이오·진단 분야 응용에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 마이크로 및 나노 분야의 국제학술지 'Small(IF=13.0)'에 게재됐다.

부천=김동성 기자 estar@etnews.com

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