김규원 인천대 교수팀, 수은 검출 센서 개발

바이러스 기반 나노선 이용…정확도·민감도 ↑

인천대는 김규원 화학과 김규원 교수 연구팀이 M13 박테리오파지 바이러스를 주형으로 금 나노선을 이용해 침전 발생이 없는 비색법으로 수은을 높은 감도로 검출하는 센서를 개발했다고 2일 밝혔다.

김규원 교수와 마니반난 박사후 연구원, 박소륜 학사과정생, 정주원 석사과정생 등 김교수팀은 인체에 무해한 바이러스 하나인 M13 바이러스의 표면 단백질에 금 나노 입자를 입혀 나노선을 합성하고 수은 이온(Hg2+) 검출에 적용한 결과, 수은의 존재 유무를 색변화를 통해 맨눈으로도 쉽게 알아낼 수 있다는 사실을 발견했다.

'물처럼 흐르는 은'이라는 뜻의 수은(水銀)은 상온에서 액체이며 인체 흡수 시, 체내에 잘 축적되고 체외로 배출이 어려워 신경세포 등의 치명적인 피해를 주는 위험한 물질이다. 대표적인 관련 질병으로 미나마타병이 있다.

기존에 금나노입자를 이용한 검출방법은 수은의 유무를 나노입자와 수은과의 반응으로 생긴 침전물의 색으로 판단이 가능했다. 하지만 이 경우 민감도 및 정확도에 문제가 있었다.

반면, 개발된 방법에서는 나노선이 수은과 반응하면서도 침전이 발생하지 않고 나노선이 빛(표면 플라즈몬 공명)을 흡수하는 세기가 약해지면서 기존의 색이 없어지는 원리를 적용해 높은 민감도 및 정확도를 얻을 수 있었다.

이 연구결과는 분석화학분야 학술지인 '바이오센서스 및 바이오 일렉트로닉스' (Biosensors and Bioelectronics, IF= 9.518, JCR 분야별 상위 1.2%)'에 최근 인터넷판에 실렸다.

김교수는 "이 바이러스 기반 나노선은 수은 이외에 질병 진단 등을 위한 물질의 검출에도 널리 활용될 수 있어 응용분야가 매우 많다고 밝히면서 특허 출원 및 사업화를 통해 상품성을 높이이고자 한다."는 계획도 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.