응용화학과 강성호 교수 연구팀, 연구결과 사이언티픽 리포트 게재

▲ 경희대 응용화학과 강성호 교수
[한국대학신문 손현경 기자]  경희대 응용과학대학 응용화학과 강성호 교수 연구팀(제 1저자 석박사통합과정 장펭)은 빛의 굴절 한계를 극복할 수 있는 비형광·초고분해능 광학현미경 기술을 세계 최초로 개발했다. 이번 연구 성과는 15일, 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재됐다.

강 교수 연구팀은 초고해상도 이미지를 얻기 위해 비형광 표지 물질로 플라스몬 나노 입자를 이용해 원하는 나노입자만을 선택적으로 검출할 수 있는 새로운 파장변조-증강된 암시야 조명법을 개발했다. 이를 데이터 처리 기법인 ‘점상강도 분포함수(point-spread function)’의 알고리즘 등을 기반으로 빛의 회절한계 해상도를 극복한 새로운 비형광·초고분해능 광학현미경 기술을 개발해 살아있는 단일세포 내의 다양한 나노입자들에 대해 5nm 이하의 공간분포 정밀도를 갖는 초고해상도 광학이미지를 얻는데 세계 최초로 성공했다.

기존의 ‘초고해상도 형광현미경’ 기술의 경우, 세포 안 나노크기 이미지(~20nm 공간 분해능)를 직접 관찰할 수 있는 것으로, 빛의 회절한계 해상도(Diffraction limited resolution)를 극복한 기술로 평가되었으나, 광안정성(Photostability), 광표백(Photobleaching), 시간에 따른 형광신호 변동(Time-dependent fluctuations) 등 몇 가지 문제점을 가지고 있었다. 강 교수 연구팀의 이번 연구 결과는 이러한 문제점을 극복한 획기적인 기술로 평가되고 있다.

▲ (A,B)일반 광학현미경을 이용해 얻은 살아있는 헬라(HeLa) 세포 안의 금나노입자(GNP), 금나노막대(GNR), 및 은나노입자(SNP)의 이미지. (C)동일한 시료에 대해 강성호 교수 연구팀에서 개발한 비형광 초고분해능 광학현미경 기술을 이용해 획득한 이미지.
강 교수는 “이번 연구 결과는 의학, 약학, 분자생물학, 생물리학 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것이다”며, “세포보다 작은 나노입자 및 생체분자의 분포도, 구조 지도 제작, 반응기작 연구는 물론, 세포 안 단일분자의 실시간 운동역학 연구에도 획기적인 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부 중견(핵심)연구사업 지원 하에 수행됐으며, 연구 결과는 현재 특허출원 중에 있다.

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