성균관대·고려대·국립금오공대 연구진과 협력, 초고민감도 중금속 검출

(전국= KTN) 김도형 기자= 국립금오공과대학교 기계공학과 류준석 교수 연구팀이 성균관대, 고려대 연구진과 협력하여 식품 속 중금속을 초고민감도로 검출할 수 있는 기술을 개발했다. 특히 참치 등과 같은 대형 어류에 축적된 수은을 정확하게 검출할 수 있는 이 기술은 DNA 염기서열을 최적화하고 이중 커피링 농축 기술을 적용한 결과다. 이 연구는 저명한 국제 학술지 *바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)*에 지난 8일 온라인판으로 게재됐다.

DNA 최적화와 이중 커피링 효과 기반 중금속 검출

수은은 인체에 치명적인 독성 물질로, 중추신경계 마비와 폐 손상을 일으킬 수 있다. 수은은 자연 현상이나 산업 활동으로 인해 해양으로 유입되며, 먹이사슬 상위에 있는 대형 어류에 고농도로 축적된다. 이에 따라 식품 속 수은을 정확히 검출하는 기술은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다.

류 교수 연구팀은 기존 DNA 염기서열 기반 검출 기술의 한계를 극복하고자 DNA 염기서열을 최적화했다. 기존 기술에서는 시료 내 수은 이온이 DNA의 thymine 염기와 결합할 때, 주변 DNA의 반발력으로 인해 결합 효율이 저하되는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 연구진은 수은 이온과 결합 효율이 뛰어난 최적의 DNA 염기서열을 찾았고, 이중 커피링 효과를 통해 센서 민감도를 크게 향상시켰다.

SERS 적용으로 신호 극대화

또한 연구진은 DNA와 수은 이온 결합체에서 발생하는 신호 강도를 높이기 위해 ‘표면증강라만산란(SERS)’ 기술을 적용했다. SERS는 금속 나노구조 표면에 있는 분자의 광학적 신호를 증대시키는 기술로, 이를 통해 수은 검출의 민감도와 정확도가 크게 향상되었다.

연구팀은 금속 나노 기둥 구조에 DNA를 고정시켜 신호를 극대화함으로써 식품 속 수은 함유량을 초고감도로 검출하는 데 성공했다. 이 기술은 향후 수은 중독을 예방하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대되며, 독성 물질 검출뿐만 아니라 DNA 기반 바이오센서와 헬스케어 분야에서도 다양한 응용 가능성을 지니고 있다.

이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 중견연구, 바이오의료기술개발사업, 창의·도전연구기반지원사업의 일환으로 진행되었다. 연구진은 앞으로도 DNA 기반 기술을 다양한 분야에 적용해 나가겠다고 밝혔다.

논문명: Highly enhanced Hg2+ detection using optimized DNA and a double coffee ring effect-based SERS map

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