연구성과

화학 김성지 교수, 몸 속 깊은 곳에 숨은 암을 적외선으로 알려주는 퀀텀닷(양자점) 탐침 개발

2017-03-09567

[POSTECH-아산생명과학연구원 연구팀, 암 진단 양자점 탐침 개발]

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최근 미세한 색 차이까지 정확하게 표현하는 등 뛰어난 화질로 프리미엄 TV에 활용되며 크게 주목을 모으고 있는 ‘퀀텀닷(quantum dot, 양자점)’은 형광을 내는 수십에서 수백 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정을 의미한다. 이 퀀텀닷의 발광신호를 조절해 몸 속 깊은 곳의 암을 발견하면 적외선으로 알려주는 기술이 POSTECH-아산생명과학연구원 공동연구를 통해 개발됐다.

화학과 김성지 교수, 아산생명과학연구원 명승재 의생명연구소장 공동연구팀은 최근 퀀텀닷이 암을 발견하면 제2근적외선 발광신호로 알려주는 진단기술을 개발, 미국화학회(ACS)가 발간하는 ‘나노레터스(Nano Letters)’를 통해 발표했다.

퀀텀닷은 초고화질TV나 반도체, 태양전지 등에서 큰 주목을 모으고 있지만 의학계에서도 이를 조영제로 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 밝은 적외선을 자유롭게 발광할 수 있는 성질 때문에 신경전달이나 줄기세포 분화, 암 전이 과정 등에 대한 정보를 손쉽게 얻을 수 있다는 장점 때문이다. 그러나 이러한 퀀텀닷의 발광신호를 선택적으로 조절하는 기술이 개발된 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 퀀텀닷 표면의 유기물질과 퀀텀닷 사이의 빛을 유발하는 전자 이동을 이용, 제2근적외선 영역에서 빛을 내는 신호를 조절하는데 성공했다. 그리고 이 퀀텀닷과 암세포에서 과발현되는 유기물질을 펩타이드¹*로 연결, 평소에는 낮은 신호를 보이다가 암 조직 근처에서만 높은 발광신호를 보이는 퀀텀닷 프로브(probe)²*를 제작했다. 여기서 이용된 제2근적외선 영역은 기존의 근적외선 영역에 비해 생체조직에 의한 산란이 적게 일어나 이를 이용한 기술은 생체 깊숙한 곳의 생명 현상을 번짐 없이 관찰할 수 있는 기술로 각광받고 있는 기술이다.

연구의 1저자인 정상화 박사는 “수 센티미터(cm) 두께 이상의 조직 아래에서 일어나는 생명 현상을 확인하기 위해서는 제2근적외선 영역에서 활용할 수 있는 새로운 광학 프로브 개발이 필요하다”며 “이번 연구는 다른 단백질 효소나 생체 내 분자 농도를 검출할 수 있는 퀀텀닷 프로브의 개발로 이어질 것”이라고 전망을 밝혔다.


1. 펩타이드
아미노산이 한쪽 아미노산의 카르복실기와 다른 아미노산의 아미노기 사이에서 물이 떨어져 나가고 차례로 연결해 사슬모양을 이룬채 화학결합한 것을 의미함.

2. 프로브(probe)
흔히 탐침으로 불리며 특정물질, 부위, 상태를 검출하는 물질을 통칭함.  항원, 항체반응의 결합을 이용, 특정한 항원을 검출하는 항체탐침이나 DNA 탐침 등이 있다.