초저농도 글루코오스 감지 물질 합성 성공

[산업일보]
고려대학교(총장 김병철) 신소재공학부 임대순 교수 연구팀이 탄소나노튜브에 전도성 다이아몬드를 코팅하여 극미량의 글루코오스를 높은 감도로 감지할 수 있는 3차원 나노구조체 물질 합성에 성공했다.

글루코오스란 탄수화물 대사의 중심적인 화합물로서 분자식은 C6H12O6이다. D형과 L형 2종의 광학이성질체가 있는데 천연으로는 D형만이 존재하며 이를 포도당이라고 한다. 달콤한 과즙, 동물의 혈액 및 림프액 등에 유리 상태로 존재하는 외에 글리코젠, 녹말, 셀룰로스 등의 다당류, 성탕 등의 소당류 및 여러 배당체의 구성성분으로서 뇌, 신경, 폐 조직의 에너지원으로 작용한다. 혈중 글루코오스 농도는 결핍증 및 당뇨병 진단에 활용된다.

이번 연구결과는 세계최고 권위의 학술지인 Nature 자매지 NPG Asia Materials 온라인판 7월 25일자에 게재됐다.
연구팀은 정전하자기조립법과 화학기상증착법을 이용하여 세계 최초로 3차원 네트워크 형태의 탄소나노튜브-다이아몬드 코어-쉘 나노선을 개발했다.

연구에서 개발한 3차원 네트워크 형태의 탄소나노튜브-다이아몬드 코어-쉘 나노선을 전극으로 사용하여 글루코오스 바이오센서에 응용한 결과, 저농도 구간에서 기존의 다이아몬드 박막 대비 약 650배 향상된 검출 감도를 보이는 것을 확인했다. 지금까지는 낮은 농도의 글루코오스 검출이 불가능하여 혈액을 채취하는 불편과 감염 등의 문제를 갖고 있었는데 연구 결과를 활용하여 체외 분비물(침, 땀, 눈물 등)에 포함된 낮은 농도의 글루코오스를 검출하는데 유용하게 활용할 수 있을 것으로 보인다.

또한 해수 내 미생물의 배설물에 존재하는 글루코오스 농도(수십 nM 범위) 검출로 해수 내 미생물의 농도를 측정할 수 있게 돼 해수 환경에 대한 모니터링 분야 등에 활용될 전망이다.

임대순 교수는 "나노기술의 융합으로 이번에 합성된 신물질은 지금까지 측정되지 못했던 영역에서 고감도 특성을 보여서 새로운 응용분야의 창출을 가능하게 할 것으로 생각된다"고 의의를 밝혔다.