[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = KAIST는 바이오 및 뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 초고감도 생체 분자 검출용 디지털 라만 분광 기술을 세계 최초로 개발했다고 15일 밝혔다.

이 기술은 생체 분자의 광학 검출의 기술적 장벽인 신호대잡음비를 1000배 이상, 검출한계를 기존 대비 10억 배인 아토몰(10-18 mole) 단위까지 향상시킨다.

연구팀은 통신 분야에서 잘 알려진 대역 확산기술(CDMA)을 생분자화합물의 라만 분광 검출법에 세계 최초로 적용했다.

대역확산 라만 분광 기술 개념도[사진=카이스트] 2021.01.14 memory4444444@newspim.com

디지털 코드화된 레이저광원을 이용해 모든 잡음신호를 제거하고 생화합물의 고순도 라만 분광 신호를 복원함으로써 극저농도의 생분자화합물을 형광 표지 없이 정확하게 분석했다.

디지털 코드 라만 분광 기술은 다양한 분자진단, 약물 및 암 치료 모니터링뿐 아니라 현장 진단용 광학 진단기기나 모바일 헬스케어 기기에도 활용 가능할 것으로 크게 기대된다.

이원경 박사과정(제1저자)은 "고감도 분자진단을 위해 통신 분야의 최첨단 기술인 대역확산 기술을 접목한 차세대 디지털 코드 라만 분광 기술을 최초로 제안했다"며 "이 방법으로 기존 생체 분자 검출 기술의 장벽을 해결하고 기존 기술의 신경전달물질 검출한계를 획기적으로 향상시켰다ˮ고 말했다.

그러면서 "고감도 소형 분광기로 신속하고 간단하게 현장 진단이 가능하고 다양한 분야에 활용될 수 있어 파급효과가 크다ˮ고 강조했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 이원경 박사과정 2021.01.14 memory4444444@newspim.com

정기훈 교수는 "이번 결과를 바탕으로 향후 휴대용으로 소형화를 진행하면 낮은 비용으로 무표지 초고감도 생체 분자 분석 및 신속한 현장 진단이 가능해질 것ˮ이라며 "신경전달물질뿐 아니라 다양한 생화합물 검출, 바이러스 검출, 신약평가분야에 크게 활용될수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 바이오기술개발사업, KAIST 코로나대응 과학기술뉴딜사업단과 범부처 전주기 의료기기 사업, 과학기술정보통신부 ETRI 연구개발지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구성과는 세계적 권위의 과학전문지 '네이처(nature)'의 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 온라인 판에 지난 8일 실렸다.

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