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UNIST, 나노포어 기반한 ‘멤브레인’ 양산화 기술 개발

등록 2019.07.10 14:23:14수정 2019.07.10 14:23:45

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UNIST 이창영 교수팀, 탄소나노튜브 이용한 나노포어 분석법 실험 성공

DNA 센서 발전 가능성...Advanced Functional Materials 논문 게재

【울산=뉴시스】 박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 이창영 교수팀이 '탄소나노튜브의 내부 채널을 이용한 나노포어(nanopore) 분석법'으로 단 하나의 이온을 탐지하는 실험에 성공했다고 10일 밝혔다. 그림은 탄소나노튜브 멤브레인의 대량 생산 과정. 2019.07.10. (사진=울산과학기술원 제공). photo@newsis.com.

【울산=뉴시스】 박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 이창영 교수팀이 '탄소나노튜브의 내부 채널을 이용한 나노포어(nanopore) 분석법'으로 단 하나의 이온을 탐지하는 실험에 성공했다고 10일 밝혔다. 그림은 탄소나노튜브 멤브레인의 대량 생산 과정. 2019.07.10. (사진=울산과학기술원 제공).  [email protected].



 【울산=뉴시스】박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)이 DNA 같은 생체분자 분석 시 활용하는 ‘멤브레인(Membrane)’ 생산성을 개선할 수 있는 기술을 개발했다. 국내 연구진이  처음으로 얇은 막 형태인 멤브레인을 구성하는 머리카락 굵기 10만분의 1 수준 '나노포어(Nano pore·미세 구멍)'를 기존보다 손쉽게 만드는 데 성공한 것이다.

UNIST는 에너지 및 화학공학부의 이창영 교수팀이 '탄소나노튜브의 내부 채널을 이용한 나노포어 분석법'으로 단 하나의 이온을 탐지하는 실험에 성공했다고 10일 밝혔다.
 
나노포어는 수 나노미터(㎚·1㎚는 10억 분의 1m) 크기의 미세한 구멍을 뜻한다.
 
이 구멍이 박힌 얇은 막인 '멤브레인(Membrane)'은 DNA 등 생체분자를 분석할 때 사용되며, 멤브레인에 분자와 함께 전기를 흘리면 해당 분자의 특성을 확인할 수 있다.
 
분자가 통과하면서 나노포어의 구멍크기가 줄어들게 되는데, 이 현상은 분자의 종류에 따라 다르게 나타나기 때문이다.

기존에도 나노포어를 활용한 기술이 있었지만, 멤브레인을 만들기 어려워 양산화되지 못했다.
 
멤브레인을 만드는 시간이 오래 걸려 생산성이 낮고, 각 멤브레인에 똑같은 나노포어를 구현하는 재현성도 떨어졌기 때문이다.
 
【울산=뉴시스】 박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 이창영 교수팀이 '탄소나노튜브의 내부 채널을 이용한 나노포어(nanopore) 분석법'으로 단 하나의 이온을 탐지하는 실험에 성공했다고 10일 밝혔다. 좌측부터 민혜기 연구원, 이창영 교수, 김윤태연구원, 문승민 연구원. photo@newsis.com.

【울산=뉴시스】 박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 이창영 교수팀이 '탄소나노튜브의 내부 채널을 이용한 나노포어(nanopore) 분석법'으로 단 하나의 이온을 탐지하는 실험에 성공했다고 10일 밝혔다. 좌측부터 민혜기 연구원, 이창영 교수, 김윤태연구원, 문승민 연구원.  [email protected].



연구진은 탄소나노튜브를 이용해 생산성과 재현성이 높은 멤브레인을 만드는 데 성공했다.
 
우선 원하는 크기의 탄소나노튜브를 센티미터(㎝) 수준으로 길게 만든 후, 접착성이 뛰어난 '에폭시(epoxy)'로 굳혔다.
 
이 에폭시 덩어리를 세로로 얇게 잘라내면 동일한 나노포어를 가지는 탄소나노튜브 멤브레인을 수백 개씩 만들 수 있다.
 
이렇게 만든 멤브레인에 반복적인 전기적 자극까지 더해 탐지효율을 3배 이상 높였고 크기, 구조, 전하, 이동현상 등 전반적인 정보를 분석할 수 있게 됐다.
 
또 기존에는 멘브레인을 통과하는 이온이 많았다면, 연구진은 단일 탄소나노튜브를 이용해 이온 하나만을 통과시켜 보다 자세히 분석했다. 
 
이를 통해 이온의 종류에 따라 탄소나노튜브 멤브레인에 나타나는 막힘현상이 달라지는 것을 확인 했는데, 이 원리를 응용하면 나노포어 기반 탐지기술을 DNA 센서로도 발전시킬 수 있다.
 
이창영 교수는 "탄소나노튜브를 활용해 제작한 나노포어 멤브레인은 물질에 따라 전기신호가 달라지는 모습을 보였다"며 "이 기술을 잘 응용하면 차세대 인간 유전체 해독기 개발에도 핵심적인 역할을 할 것"이라고 밝혔다. 
 
한편 이번 연구는 재료분야의 국제학술지인 'Advanced Functional Materials'에 올해 7월 4일자로 게재됐다.


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