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Science news

감도 1000배, 세계에서 가장 가느다란 나노탐침 개발 (08.27)

국내 연구진, 두께 0.1마이크로미터 금 나노선 개발
쥐 신경신호 측정 성공…뇌신경 3차원 지도 작성에 활용

 

세계에서 가장 가는 나노탐침을 국내 연구진이 개발했다.

KAIST(총장 강성모)는 김봉수 화학과 교수 연구팀이 단결정 금 나노선을 이용해 만든 나노탐침으로 쥐의 신경신호를 측정하는데 성공했다고 27일 밝혔다.

이번에 개발된 나노탐침은 굵기가 100nm(나노미터, 10억분의 1미터)에 불과하고 기존 탐침보다 1000배 이상 뛰어난 감도를 나타냈다. 이 탐침으로 1nm 이하의 정밀한 간격으로 신경 신호를 측정할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

뇌에서 발생하는 전기적 신경신호를 정확하게 수집·분석하는 신경탐침은 뇌 연구에서 가장 핵심적인 요소다. 신경탐침은 조직손상을 최소화해야하며 우수한 전기적 감도를 가져야한다.

기존 신경탐침은 신호 측정을 위해 삽입하다가 조직에 손상이 생겨 검출 신호가 약하다는 단점이 있었다.

연구팀은 탐침의 재료인 금을 가열해 증기상태로 만든 다음 온도가 낮은 기판으로 옮겨 기판 위에서 응결되면서 단결정 금 나노구조가 생성되는 원리를 이용해 금 나노선을 개발했다.

금 나노선은 결함이 없는 단결정구조이기 때문에 전기전도성이 높으면서도 강하고 유연한 특성을 보였다.

김 교수 연구팀은 개발된 나노탐침을 간질을 유발하는 약물을 투여한 쥐의 뇌에 삽입해 신경신호를 측정한 결과 간질을 일으키는 뇌의 특정 영역을 정확히 찾을 수 있었다. 또 낯선 쥐의 침입에 의한 신경신호의 변화도 탐지해냈다.

김봉수 교수는 "뇌 신경 세포를 손상시키지 않으면서 단일 신경세포로부터의 신호를 높은 감도로 포착할 수 있다"며 "정밀한 뇌신경 3차원 지도 작성에 유용할 뿐 아니라 치매, 파킨슨병 등의 전기치료에도 도움이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 'ACS Nano' 12일자 온라인 판에 게재됐다.