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한국의 학자가 저렴하고 대량생산이 가능한 트랜지스터가 훌륭한 바이오센서가 될 수 있다는 사실을 실험적으로 입증, 바이오 센서의 대중화를 이끌 전망이다.
KAIST 전자전산학과 최양규(41) 교수팀이 반도체 트랜지스터를 이용, 생체 분자 특성을 검출하는 바이오센서 개발에 성공했다. 이 연구 결과는 25일 세계적 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 인터넷판에 게재됐다.
최 교수팀이 개발한 바이오센서는 일반적인 트랜지스터 구조에 나노미터 크기의 나노갭(nanogap)을 형성한 후, 그 내부의 유전율 변화를 이용, 생체 분자를 검출하는 원천기술이다. 이 기술은 생체 분자 크기에 맞춘 나노갭 사이에 분자를 고정시켜 검출하는 방식으로 민감도가 기존 바이오센서보다 월등하다. 나노갭(nanogap)이란 두 개의 물체가 나노미터 간격만큼 사이를 두고 마주보고 있는 평판형 전극 구조를 말한다.
현재 상용화된 바이오센서는 주로 형광물질의 빛의 강도변화, 나노자성체를 이용한 자장변화, 생체 분자의 표면공명도 변화를 측정하여 검출하는 방식이다. 이를 위해 사전에 표식공정(labeling process) 과정을 거치므로 시간과 비용이 많이 드는 단점이 있었다. 최 교수팀이 개발한 나노갭 트랜지스터 바이오센서는 민감도가 높은 전자를 이용, 생체 분자를 검출하므로 표식공정이 필요 없고, 고가의 검출장비 없이도 신속한 분석이 가능하다. 이 기술은 DNA 염기서열 분석, 암진단 및 병원균 식별의 항원-항체 반응 연구, 맞춤형 신약 개발 등에 광범위하게 활용될 수 있다. 또한 이 바이오센서 구조가 기본적으로 반도체 트랜지스터와 동일하기 때문에 시스템온어칩/랩온어칩(System-On-a-Chip/Lab-On-a-Chip)기술과 융합하면 휴대용 자가 진단 기기, 유비쿼터스 진단 장치에도 사용될 수 있다.
최 교수는 “세게 최고 수준의 반도체 가공 기술을 갖고 있는 국내 기술 환경과 미래 신성장 동력원을 모색하고 있는 반도체 업계의 상황을 고려할 때, 국내 반도체 업계가 나아갈 새로운 방향을 제시했다고 본다”며 “앞으로 심장병, 암진단, 병원균 진단 단백질 검출 등 실용화 기술 개발을 계속할 계획”이라고 밝혔다.
유형준기자@전자신문, hjyoo@