나건‧강민호 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 교수, 정현도 한양대 신소재공학과 교수팀은 ‘황 도핑 탄소점’을 활용해 생체 내 구리 이온 농도를 효과적으로 감지하는 기술을 개발했다.

체내에 축적된 구리 이온은 농도에 따라 윌슨병, 멘케스증후군, 파킨슨병 등 다양한 질환을 유발할 수 있어 이를 정밀하게 감지하는 게 중요하다. 기존 구리 이온 감지 방식은 전처리 과정이 복잡하고, 측정 소요시간과 비용이 크며, 다른 물질에 의한 간섭 문제가 발생하는 등 여러 한계점이 존재한다.   황 도핑 탄소점(S_HICA)을 이용한 구리 이온 검출 개념도

연구팀이 개발한 황 도핑 탄소점은 형광 세기의 변화에 따라 구리 이온 농도 측정이 가능하고, 마이크로웨이브 합성법을 통해 쉽게 제조할 수 있으며, 넓은 pH 범위(1~11)와 광범위한 온도(20~80도) 내에서도 신뢰성 높은 결과를 제공한다.

연구 결과, 개발된 탄소점은 형광 효율이 높고 구리 이온과의 반응 시간이 짧아 세포, 혈액, 동물 모델 등 다양한 생체 환경에서 실시간 구리 이온 측정이 가능함을 확인했다. 탄소점이 구리 이온과 결합해 복합체를 형성하면서 탄소점의 형광 세기가 감소하는 정적 소광(靜的 消光, Static quenching) 현상이 나타남을 초저온투과전자현미경 등 고성능장비를 통해 규명했다.

나건 교수는 “이번 연구를 통해 기존의 고가 장비와 복잡한 전처리 과정을 대체할 수 있는 간편하고 빠른 진단 수단을 제시하게 됐다”며 “구리 이온 감지 기술의 상용화와 다양한 응용 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다. 

이번 연구 성과는 마이크로 및 나노 분야 유명 국제학술지인 ‘Small (IF=13.0)’에 게재됐다. 나건, 강민호, 정현도 교수가 공동교신저자로, 진민영 가톨릭대 생명공학과 박사과정생이 제1저자로 참여했다.