화학 / 바이오 / 환경

이번 연구 결과는 이전의 바이오센서가 지닌 특이성에 손상을 주지 않는 농도 범위를 확장시켜 주었다. 이번 연구를 수행한 산타바바라 캘리포니아대(University of California)의 화학과 교수인 Kevin W. Plaxco는 일반적인 단일 위치 DNA 수용체(DNA receptor)들은 81배의 탐지범위를 지니고 있다. 탐지범위(Dynamic range)는 믿을 만한 것으로 탐지될 수 있는 가장 낮고, 가장 높은 농도 사이의 차이를 의미하는 것으로 각각 10%와 90%의 수용체를 차지하고 있다.

Plaxco는 다양한 기능을 위해 필요한 자연 센서들이 지닌 탐지 범위를 얻기 위해서는 여러 수용체들을 결합함으로써 이러한 제한을 뛰어넘는 것이 필요하다고 말하고 있다. Plaxco와 동료 연구자들은 바이오센서의 탐지 범위를 조절하기 위해 다양한 수용체들을 매칭시키거나 조합하기로 결정했다. 그들은 비콘(beacon)의 DNA결합 위치를 방해하지 않고 변화를 줌으로써 여러 종류의 분자 비콘(molecular beacons)-특이적인 DNA염기 서열에 결합해 형광을 발하는 스템 루프(stem-loop) DNA-을 만들었다. 그들은 또한 서로 다른 탐지범위 프로파일을 가진 바이오센서를 만들기 위해 다양한 분자 비콘들을 혼합했다.

그 결과 100배 가량의 친화도 차이를 지닌 수용체들의 59/41 조합을 이용해 8100배의 탐지 범위를 지닌 센서들을 만들 수 있었다. 큰 결합력의 차이를 지닌 수용체들의 쌍은 그들의 반응 곡선에서 선형을 지닌 바이오센서를 만들 수 있었다. 보다 넓고 유용한 탐지 범위를 만들기 위해, 연구자들은 다양한 종류의 수용체를 적용해 보았다. 4개의 서로 다른 수용체들의 혼합물은-10000배의 친화력 차이를 지닌 2개의 수용체와 유사한 정도의 친화력 차이를 지닌 2개의 수용체-거의 900000배의 농도 탐지 범위를 지닌 센서를 만들 수 있었다.

Plaxco와 동료 연구자들은 또한 바이오센서가 농도 변화에 대응하는 다양한 방법에 대해서도 연구했다. 한 경우, 그들은 중간 농도에서는 거의 편평하며 낮거나 높은 농도 범위에서는 선형의 반응성을 지닌 센서를 만들 수 있었다.

마찬가지로 바이오센서의 탐지범위를 연구하고 있는 예일대의 화학과 교수인 Sergey N. Krylov는 “이전의 바이오센서에 비래 이 기기가 가지고 있는 장점은 DNA 염기 서열의 손상 없이 탐지 범위를 확장시켰다고 하는 점이다.”라고 말했다.


출처: 경기과학기술진흥원

원본출처: acs.org