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□  국내 연구팀이 살아있는 세포와 미세유체의 미세점도를 영상화할 수 있는 형광 점도 센서를 개발하였다.

□   GIST(지스트, 총장 문승현) 고등광기술연구소(APRI, 소장 이병하) 이창열 박사, 아주대학교 권오필 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과), 한국과학기술원(KIST) 김세훈 박사가 참여한 공동연구팀은 두개의 회전체를 도입한 독특한 분자 회전체*를 기반으로 미세유체(Micro fluidic)의 점도를 측정할 수 있는 형광 점도 센서 분자를 개발했다고 밝혔다.

     * 유기분자의 특정 부분이 단일결합으로 이루어져 있어 회전이 가능한 유기화합물을 분자회전체라고 함.

∘ 미시적 및 거시적 환경에서의 물질의 점도 변화는 의료, 생명, 소재 분야의 기초 연구와 응용에 있어 매우 중요한 물질의 특성이다. 혈액이나 세포 내의 점도의 변화는 다양한 질병과 매우 밀접하게 연관되어 있으며, 예컨대 플라스틱의 제조 공정에서 플라스틱의 중합도 및 유리전이온도라 불리워지는 기계적 특성의 변이점 등도 소재의 점도의 변화와 매우 깊은 관련이 있다.

∘ 따라서 실시간으로 점도 변화를 확인할 수 있는 고효율의 형광 점도 센서는 매우 다양한 영역에서 광범위한 활용이 가능하다고 할 수 있다.

□  미세유체에 대한 형광 점도 센서는 점도의 변화에 따른 높은 형광 효율 뿐만 아니라 높은 형광 대비비도 요구가 된다. 하지만 단일 회전체를 사용하는 기존의 형광 점도 센서에서는 높은 회전 자유도를 가지는 회전체를 도입한 경우, 형광 대비비는 높으나 형광 효율이 낮아지는 단점이 있고, 이와 반대로 회전 자유도가 낮은 회전체를 도입한 경우, 형광 효율은 높은 반면 형광 대비비가 낮아지는 단점이 있다.

∘ 이러한 형광 효율 및 형광 대비비가 최적화 되지 못한 형광 점도 센서는 다양한 응용 분야로의 적용에 걸림돌이 되고 있다.

□  본 연구팀은 기존 한 개의 회전체를 이용한 형광 점도 센서의 단점을 극복하고자 두 개의 체를 도입함으로써 높은 형광 효율과 높은 형광 대비비를 동시에 가지는 형광 점도 센서 분자의 개발에 성공하였다. 높은 전자주게( electron donor)* 능력을 가지면서도 동시에 높은 회전 자유도를 가지는 회전체를 도입함으로써 형광 효율 및 형광 대비비의 최적화를 구현하였다.

* 전자를 상대에게 주기 쉬운 원자, 이온 또는 분자를 말함.

□  이창열 박사는“하나의 회전체만을 이용한 기존의 형광 점도 센서는 형광 효율이 높으면 형광 대비비가 낮거나, 형광 대비비가 높은 소재는 반대로 형광 효율이 낮아지는 단점이 있다”며 두개의 회전체를 이용하여 분자 점도 센서의 형광 효율 및 형광 대비비를 최적화하는 것이 이번 연구의 가장 큰 의의라고 설명했다.

□  권오필 교수 및 김세훈 박사는 “본 연구의 두개의 회전체를 도입한 분자 형광 점도 센서는 전통적인 물리적 방법으로 측정이 어려운 마이크로 미세유체의 점도 연구가 가능하게 할 것”이라고 말했다. 또한 “두개의 회전체를 도입하는 디자인 방법은 형광 점도 센서 뿐만 아니라 다양한 분자 회전체 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

□  이 연구는 한국연구재단이 지원하는 중견연구자 지원사업, 선도연구센터, 중점연구소 지원사업과 보건복지부가 지원하는 바이오이미징센터 지원사업 및 GIST 개발과제(광과학기술 특성화연구)의 지원을 받아 수행되었으며, 2017년 12월 5일 화학분야 저명 학술지인 Chemistry-A European Journal(케미스트리 어 유러피언 저널) 표지 논문으로 선정되었다. 또한 본 논문을 상위 5% 수준의 우수 논문들에 부여하는 Very Important Paper(VIP) 논문에 선정하였다.  

- 저널명 : Chemistry-A European Journal

- 논문명 : Molecular Viscosity Sensors with Two Rotators for Optimizing the Fluorescence Intensity-Contrast Trade-off(두개의 회전체를 이용한 형광 효율-형광 대비비가 최적화된 분자 점도 센서)