대역확산 라만 분광 기술 개념도/사진=KAIST
연구팀은 통신 분야의 대역 확산기술(CDMA)을 라만 분광 검출법에 적용, 기존 신경 전달 물질 검출 기술의 한계를 극복했다. 라만 분광법은 특정 분자에 레이저를 쏘았을 때, 그 분자 전자의 에너지준위 차이만큼 에너지를 흡수하는 현상을 통해 분자의 종류를 알아내는 방법이다. 연구팀이 개발한 ‘대역확산 디지털 코드 분광 기술’은 다양한 분자진단, 약물 및 암 치료 모니터링, 현장 진단용 광학 진단기기, 모바일 헬스케어 기기 등에 활용될 전망이다. .
이같은 질환을 조기 진단하려면 신경전달물질 농도 변화를 정밀하게 관찰하는 것이 중요한데, 생체 내에서 극히 낮은 농도로 존재하므로 검출하기가 까다롭다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 통신 분야의 CDMA(코드분할다중접속기술)를 생체 분자 검출에 적용, 잡음 신호를 제거하고 표적 생체 분자 신호만 고순도로 복원하는 데 성공했다.
연구팀에 따르면 대역확산 분광기술과 표면증강 라만분광법을 접목시켜 별도의 형광 표지 없이도 도파민·세로토닌·아세틸콜린·가바·글루타민 등 5종의 신경전달물질을 아토몰 농도에서 검출, 기존 검출한계를 10억(109)배 향상시키는데 성공했다. 또 신호대잡음비가 1000배 이상 증가함을 확인했다.
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정기훈 교수는 “이번 결과를 바탕으로 향후 휴대용으로 소형화를 진행하면 낮은 비용으로 무표지 초고감도 생체분자 분석 및 신속한 현장 진단이 가능해질 것”이라며 “다양한 생화합물 검출, 바이러스 검출, 신약평가분야 등에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다.