성균관대학교(이하 성균관대)는 지난 8일, 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수 연구팀이 고려대학교, 한국교통대학교와 함께 세계 최초로 전기화학 기반의 범용 나노플라스틱 센서를 개발했다고 밝혔다.

이번 연구 성과는 환경 분야 국제 학술지인 ‘Chemical Engineering Journal’ 6월 28일자 온라인판에 게재됐다.

연구팀은 도깨비풀이 동물의 털에 씨앗을 붙여 이동하는 자연 현상인 외부전파(epizoochory)에서 착안해, 나노플라스틱 입자를 단백질에 부착하고 다시 분리하는 구조의 생물모사 센서를 고안했다.

해당 센서는 전극 표면에 부착된 아밀로이드 올리고머 단백질이 나노플라스틱과 상호작용할 때 발생하는 전기 신호 변화를 감지함으로써, 극미량의 나노플라스틱도 정밀하게 검출할 수 있다.

특히 센서 표면에는 금 나노구조 기반의 미세 돌기 구조가 적용돼, 단백질과 나노플라스틱 사이의 결합력을 극대화함으로써 기존 기술 대비 약 500배 이상의 감지 민감도(LOD 0.679 ng/mL)를 달성했다.

이는 고가 장비 없이도 다양한 환경 및 생체 시료에서 나노플라스틱을 분석할 수 있는 획기적인 기술로 평가받고 있다.

연구진은 물벼룩, 날치알, 인체 혈청 등 실제 시료에 센서를 적용한 결과, 높은 정밀도와 재현성을 확인했다.

이를 통해 수질 환경, 생물 개체, 인체 체액 등 다양한 조건에서도 범용으로 활용 가능한 진단 플랫폼으로서의 가능성을 입증했다.

박진성 교수는 “기존 기술은 특정 고분자나 형상에만 국한됐지만, 본 기술은 다양한 환경 조건에서도 나노플라스틱을 고감도로 분석할 수 있는 세계 최초의 범용 플랫폼”이라며 “고가 장비 없이도 현장 분석이 가능해 향후 수질, 토양, 식품 안전 등 여러 분야에서 실용화가 기대된다”고 밝혔다.

공동 제1저자인 김치현·박주형 박사도 “단백질 부착 특성과 전기화학 신호 해석을 접목해 극미량의 나노플라스틱을 정량 검출한 것이 본 연구의 핵심”이라며, “인체 건강 영향 분석과 환경 오염 조사에 활용 가능한 간편 진단 기술로 발전시킬 계획”이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 보건복지부의 지원 아래 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 바이오의료기술개발사업 등의 국가 과제를 통해 수행됐다.

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배동현 (grace8366@sabanamedia.com) 기사제보