육안으로 잘 보이지 않는 바이러스나 암세포, 단백질 등을 이전보다 훨씬 선명하게 볼 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
연세대 김동현 교수(전기전자공학부ㆍ사진)와 김규정 박사 연구팀은 세포, 단백질 등 생체바이오 물질 분석에 주로 쓰이는 전반사 형광현미경에 특수 금속칩을 부착해 해상도를 3배 향상시키는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.
현재 의료 및 연구현장에서 생체바이오 물질 분석에 주로 쓰이는 전반사 형광현미경은 해상도가 200∼250나노미터(㎚) 수준인데, 이 기술을 이용하면 70㎚의 더 미세한 물질도 들여다볼 수 있다.
전반사 형광현미경의 빛을 전반사시킨 상태에서 형광물질로 염색한 물질을 들여다보며 영상을 얻는 장치다. 그러나 현미경 광원의 파장 크기에 한계가 있다보니 얻을 수 있는 해상도도 수백㎚로 제한돼 있었다.
김 교수팀은 현미경의 슬라이드 글래스 위에 관찰하려는 물질을 올리기 전 금으로 만든 가로세로 2㎝ 크기의 나노구조칩을 얹었다. 나노구조칩이 해상도 향상의 비결. 금 박막 나노칩에는 지름 300㎚의 원형 구멍이 1㎛(마이크로미터) 간격으로 나 있는데, 여기에 레이저를 쏘여 주면 구멍 중간에 강한 전자기파가 모인 점인 35㎚ 크기의 `핫스팟'이 만들어진다. 이 핫스팟이 일종의 횃불 역할을 해 그 위를 지나가는 형광 생체물질의 영상을 밝혀주는 기능을 한다.
연구팀은 특히 칩 위에 단백질의 일종인 키네신을 붙인 후 그 위에 세포내 생체물질의 일종인 마이크로튜뷸 분자가 지나가도록 해 구조를 관찰했다. 키네신이 마이크로튜뷸 분자를 얹어두는 받침대 역할을 하도록 하고, 지름 25㎚, 길이 1㎛의 마이크로튜뷸 분자가 핫스팟 지점을 지날 때 영상정보를 얻는 방식이다.
김동현 교수는 "기존에는 고가의 특수 장비 없이는 세포와 단백질간 상호작용을 영상화하기 힘들었지만 일반 현미경에 특수 나노구조칩을 붙임으로써 쉽고 간편하게 관찰하고 영상화할 수 있게 됐다"며 "이 기술을 이용하면 암세포 같은 특정 세포뿐만 아니라 세포 내의 움직임이나 단백질의 영상도 얻을 수 있을 것"이라고 밝혔다.
연구팀은 해상도를 30∼50㎚ 수준까지 끌어올리기 위해 후속연구를 하고 있다.
이 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 선도연구센터사업(NCRC)의 지원 하에 이뤄졌으며 연구결과는 나노 및 마이크로 과학분야의 권위 있는 학술지인 `스몰(Small)'지 3월26일자에 표지논문으로 게재됐다.
-디지털타임즈 안경애 기자
◇ 사진설명 : 금속칩 위에 나뭇가지처럼 튀어나온 키네신 단백질 위를 마이크로튜뷸이 지나갈 때 금속칩 구멍의 강한 전자기파를 이용해 물질의 영상을 얻는 방식이다.
