산화구리 양자점 코팅기술 활용

산화구리 양자점 코팅기술을 활용한 혈당 측정 나노바이오센서가 개발됐다.

전북대학교 공대 화학공학부 한윤봉 교수와 라피크 아매드(Rafiq Ahmad) 박사가 혈당을 쉽고 빠르게 측정할 수 있는 ‘혈당 측정용 무효소 고감도 나노바이오센서 개발’ 연구 성과를 발표해 세계 학계의 주목을 받고 있다.

이번 결과는 세계적으로도 연구의 중요성을 인정받으며 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인판 최신호에 논문이 게재됐다.

특히 이번 성과는 지난 4월 ‘요산 측정용 고감도 나노바이오센서’ (Scientific Reports 7, 46475, 2017) 개발에 이은 연구 결과로 주목 받고 있다.

당뇨병은 췌장이 충분한 인슐린을 만들어 내지 못하거나 몸의 세포가 만들어진 인슐린에 적절하게 반응하지 못하는 것이 원인이 되어 발생하는데, 여러 가지 합병증을 유발하는 대사질환으로서 전 세계적으로 해마다 발생 빈도가 높아지고 있다.

현재 상용화된 혈당측정기는 스트립에 고정화된 당(Glucose) 산화효소와 혈중의 당이 반응하여 발생하는 전자를 전류로 측정하여 혈당치를 수치로 환산하여 보여준다. 그러나 효소 정제과정이 복잡하고, 효소의 변성으로 인한 내구성과 신뢰성 저하될 뿐만 아니라 낮은 감지도, 높은 제조원가, 한 번 쓰고 버려지는 등의 단점을 갖고 있다.

이와 같은 단점을 극복하기 위해 한 교수팀은 센서 전극 위에 산화아연(ZnO) 나노로드를 간단한 방법으로 수직 성장시키고, 나노로드 표면에 산화구리(CuO) 양자점을 균일하게 코팅함으로써 효소의 도움 없이 혈당을 2초 이내에 고감도로 측정할 수 있는 나노바이오센서를 개발했다.

이 방법을 사용하면 기존의 혈당 센서보다 정확성, 안정성, 내구성 및 재현성이 우수한 바이오센서를 생산할 수 있다. 개발된 센서는 혈액 내 다른 성분들을 선택적으로 측정할 수 있는 바이오센서 플랫폼으로도 사용이 가능하다.

한 교수와 연구를 함께 수행한 라피크 아매드 박사는 한 교수의 지도로 전북대에서 박사 학위를 받았으며, 나노소재를 이용한 화학센서와 바이오센서 개발 연구를 수행하고 있다.

한윤봉 교수는 현재 한국과학기술한림원 정회원이며, 다양한 금속산화물 및 그래핀 나노소재를 이용하여 고성능 나노센서, 공기 안전성이 우수한 고효율 태양전지, 인쇄전자용 잉크 개발 등에 관한 연구를 본인과 화학공학부 대학원생들과 함께 수행하고 있으며, 현재까지 270편의 SCI급 논문을 발표하는 등 세계적 연구 성과를 독립적으로 이루었다.

한편, 이번 연구 결과는 미래창조과학부가 주관하는 중견연구자지원사업과 BK21플러스 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.