KAIST(총장 서남표) 전자전산학과 최양규(崔梁圭 41) 교수팀이 반도체 트랜지스터를 이용, 생체 분자를 검출하는 바이오센서 개발에 성공했다. 이 연구 결과는 25일 세계적 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 인터넷판에 게재했다.
崔 교수팀이 개발한 바이오센서는 일반적인 트랜지스터 구조에 나노미터 크기의 나노갭(nanogap)을 형성한 후, 그 내부의 유전율 변화를 이용, 생체 분자를 검출하는 원천기술이다. 일반 전자소자인 트랜지스터가 훌륭한 바이오센서가 될 수 있다는 사실을 실험적으로 입증했다.
이 기술은 생체 분자 크기에 맞춘 나노갭 사이에 분자를 고정시켜 검출하는 방식으로 민감도가 기존 바이오센서보다 월등하다. 또한, 기존 반도체 트랜지스터 구조를 이용하므로 반도체 공정 및 구조가 유사하여 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능하다.
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. 崔 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, 바이오센서 구조가 기본적으로 반도체 트랜지스터와 동일하기 때문에 IC(Integrated Circuit)칩과 호환성을 가지고 있어 시스템온어칩/랩온어칩(System-On-a-Chip/Lab-On-a-Chip)기술과 융합하면 휴대용 자가 진단 기기, 유비쿼터스 진단 장치에 핵심적으로 사용 가능한 기술이다.
崔 교수는 IT 핵심 기술인 반도체 기술에 BT기술인 바이오센서를 접목, 반도체 응용분야를 바이오 영역까지 넓힐 수 있는 가능성을 찾았다”며, “세계 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” 앞으로 심장병, 암진단, 병원균 진단 단백질 검출 등 실용화 기술 개발을 계속할 계획이다”고 밝혔다.
나노갭(nanogap): 두 개의 물체가 나노미터 (10억 분의 1미터 1미터가 지구와 달 사이의 거리라면, 1나노미터는 어른 손바닥 길이에 해당) 간격만큼 사이를 두고 마주보고 있는 평판형 전극 구조이다.
최양규(崔梁圭) 교수 프로필
생년월일 1966년 6월 25일
소속: KAIST 전자전산학과 부교수
주요학력
1989. 3 - 1991. 2 서울대학교 물리학과 (석사)
1997. 8 - 1999.12 미국 버클리대학교 전자공학과 (석사)
1999.12 - 2001.12 미국 버클리대학교 전자공학과 (박사)
2001.12 - 2003.12 미국 버클리대학교 전자공학과 (박사후과정)
최양규 교수 반도체 칩으로 생체분자 검출
