▲ 하이드로젤 원자현미경 캔틸레버 제작방법(상), 제작된 다양한 탐침 형상을 갖는 하이드로젤 원자현미경 캔틸레버(하) .

국내 연구진이 부드러운 바이오시료도 분석이 가능한 나노입자 원자현미경 개발에 성공했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 지난2일 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원을 받은 이정철 교수 연구팀(서강대)이 ‘국소 가열, 국소 온도 측정, 곡률 조정 등 다양한 기능을 동시에 가진 원자현미경 캔틸레버 제작 기술을 최초로 개발하였다’고 밝혔다.

나노미터 단위의 구조분석에 사용되는 원자현미경에서는 가장 중요한 부품으로 뾰족한 탐침이 통합된 외팔보 구조물 ‘캔틸레버’라는 작은 막대이다. 이 캔틸레버 끝 탐침의 뾰족한 정도에 따라 원자현미경의 성능이 좌우된다.

기존 실리콘으로 제작된 캔틸레버는 공정비용이 많이 들고, 제작이 어려우며 단단한 성질로 부드러운 바이오시료는 측정이 어려운 문제점이 있다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 다양한 기존 하이드로젤 캔틸레버에 나노입자를 첨가시켜 기능성 캔틸레버를 구현하였다

탐침의 뾰족한 정도를 나타내는 곡률반경은 20나노미터 수준으로 구현했으며, 종횡비(탐침의 밑변과 높이의 비율)을 자유자재로 조절해 기존 실리콘 탐침과 달리 다양한 높이로 시료를 측정할 수 있게 됐다.

연구팀은 기존 원자현미경과 달리 재료의 물성치와 형상을 조절해 캔틸레버의 부드러운 정도를 폭 넓게 조절해 기존 실리콘으로 측정하기 어렵던 세포 시료 측정이 가능해졌다.

또한 온도조절이 가능해 국소적인 약물 전달 조절이나 암세포 파괴 등의 연구가 가능하게 될 것으로 기대된다.

이정철 교수는 “이번 연구는 물질전달, 온도 측정, 바이오시료 측정 등 다양한 기능을 가진 원자현미경을 개발한 것이다. 보다 정밀한 측정이 가능해짐으로써 미증유의 질환 및 질병연구, 압력·산성도 등 환경 인자 측정, 연구실·실험실에서의 연구 등에서 저렴하면서 간편하게 활용할 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 나노과학 분야 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 5월 20일자에 게재됐다.