□ 자연 속의 나노 크기(nano-scale)의 물체 중 인체를 이루고 있는 유전자와 세포 등을 들 수 있다. 원자나 분자 단위의 물질을 보기 위해 과학자들은 SPM(Scanning Probe Microscope)과 같은 기기를 제작했다. 바이오기술과 나노기술은 콘텐츠와 가공 수단으로 서로 뗄 수 없는 기술이다. 특히 나노기술의 발전은 다른 어떤 분야보다 바이오 분야 연구를 빠르게 하고 있으며 응용 범위 또한 매우 넓다. 바이오기술은 항원과 항체, 효소나 기질 등 생체 분자들의 상호 작용을 관찰하고 생체분자 개체를 인위적으로 조작해 응용하는 나노 바이오기술로 발전하면서 나노기술과 바이오기술의 혁명을 유발하고 있다. 이러한 생체 분자 개체를 분자수준에서 관찰함은 물론 인위적으로 조작하여 응용할 수 있는 나노 바이오테크놀로지(Nano-Biotechnology)의 연구는 인간 생명연장의 꿈을 실현할 수 있는 열쇠가 될 것이다. 유전자 재조합, 유전자 서열결정기술 등이 개발됨에 따라 생명과학에 혁명이 왔다. 이러한 기술의 개발로 인해 생명현상을 분자적 차원에서 설명하게 되었고 수정된 난자에서 한 생명개체가 완성되기까지의 발달과정 이해, 암 유발 메커니즘 및 암 유전자 발견, 신 기능유전자 발굴 및 응용, 인간 인슐린을 박테리아에서 대량생산, 동물복제 등 생명현상의 이해뿐만이 아니라 분자생물학 혹은 유전공학을 이용한 새로운 개념의 바이오테크놀로지가 탄생하였다. 몇 가지 흥미 있는 나노 바이오테크놀로지 연구 분야를 열거 하면 바이오센서공학, 생체 모방 나노 기술, 바이오전자공학, 나노 바이오기계공학 등을 들 수 있다.
□ 물질의 나노 스케일 전환으로 응용할 수 있는 사업의 분야는 매우 다양하다. 국내외 나노 기술과 관련, 장기적으로는 다양한 범위의 급속한 기술발전이 있을 것으로 예상된다. 사업전개 단계의 분야별 응용제품으로는 촉매제, 코팅제, 항균제, 효소제, 바이오 세라믹제, 건강기능성 식품, 일반생활용품, 내열⋅내마모 등 물성 개선제, 기능강화 코팅제, 바인더제, 난연제 등이 있으며, 미래의 각종 응용분야로서는 자연/환경/에너지, 바이오/생명공학 분자 공학으로 제작된 생화학적으로 개발 가능한 화학물질, 하이브리드 시스템의 합성피부, 유전자 분석/조작, 동물에의 유전자와 약물공급, 나노 배열에 기반한 분석기술을 이용한 DNA 분석을 들 수 있고, 의료 분야로서는 나노 구조물을 통한 새로운 약물전달 시스템, 진단학과 치료학의 혁명을 가능케 하는 빠르고 효과적인 염기서열 분석, 원격 진료 및 생체이식소자를 이용한 효과적이고 저렴한 보건치료, 내구성 및 생체 친화력 있는 인공기관, 인체의 질병을 진단, 예방할 수 있는 나노 감지시스템, 기타 전자/통신 소재 분야 등을 들 수 있다.
□ 특히, 원격감지 영상은 사진과 마찬가지로 빠짐없이 정보를 표현하고 있으므로 지도를 대신할 수 있다. 영상해석 기술을 가지고 있으면 지도보다 다양한 정보를 판독할 수 있다. 지도를 작성하는 데는 오랜 시간을 요하지만, 원격감지 영상은 신속하게 작성할 수 있다. 따라서 새로운 정보를 신속하게 영상으로 입수하고 판독하여 이용 목적이나 테마별 주제 분포도 작성 및 미지변수를 적출할 수 있는 것이다. 이렇게 영상 데이터를 분석, 해석 처리함으로써 다양한 목적에 이용할 수 있다. 원격감지의 영상기술은 이전부터 영상처리에서 사용되어 온 팬크로매틱 영상이나 눈에 보이는 가시광선의 컬러 영상처리 등의 기술이 다소 필요하다. 이에 더하여, 눈에 보이지 않는 다파장 대 영상 데이터는 지금까지 영상처리의 대상이었던 농담 영상처리나 컬러 영상처리와 동떨어진 것이 아니라, 오히려 이들을 기초로 고도로 발전해 가고 있다.
□ 미약한 마이크로파를 이용하여 생체물질에 대한 바이오센서가 제작되었다. 마이크로파는 핸드폰을 통하여 항상 우리가 휴대하고 있는 진단 장치의 소스로서, 휴대폰의 주파수를 이용하여 감지할 수 있는 생체물질은 DNA를 포함해 과일, 인체의 혈당까지 광범위하게 측정 가능한 형태로 개발되었다. 측정 시 생체 물질을 파괴하지 않고 비파괴 비 접촉 방법으로 통해 측정할 수 있는 기술이 개발되었다. 본 기술은 마이크로파 바이오센서와 측정 디스플레이에 장치로 구성되며 항시 휴대가 편하고 측정이 간단해 장소 시간에 구애받지 않고 실시간 측정이 가능하고 핸드폰을 이용, 쉽게 네트워크를 형성할 수 있다. 전파를 이용한 혈당 측정 장치 및 방법, 도파관 공진기를 이용한 근접 장 현미경, 마이크로파를 이용한 비 접촉, 비파괴 방식센서로서 DNA를 포함하여 과일, 인체의 혈당, 골 밀도, 음식의 신선도, 세균감염 측정 까지 측정이 가능하며 인체의 혈당에 대한 실시간 모니터링이 가능하여 환자의 혈당 변화에 대한 실시간 진단기능이 가능하다.
□ 본 위원은 향기식물의 정유(essential oil)의 화학적 조성과 그 성분들의 천연 맛(flavor) 및 향기(fragrance)의 질을 평가하기 위한 기능검사를 고전적인 Smelling strip(smelling paper, 탈취 처리된 특수종이)에 의한 관능검사와 최신 방법으로 프랑스에서 개발한 전자센서에 해당하는 전자코(Electronic nose)에 의한 방법으로 실시한 바 있는데, 이 센서의 원리는 설치되어 있는 각 센서마다 다양한 종류의 금속산화물(metal oxide)을 조향하여 여러 종류의 화학종들을 활성화 시킨 다음 일정한 전기를 통하게 하면 각 센서 마다 값은 다르지만 일정한 저항 값을 유지하게 된다. 이러한 센서를 모아둔 다발에 화학종들이 지나가도록 시스템을 구성한다. 이 화학종들이 센서에 닿게 되면 특정 그룹의 화학종을 인식하는 금속산화물(metal oxide)에 의해 그 센서의 저항 값이 다양하게 변하게 되며 시간에 따른 저항 변화 값 Delta R들이 그래프로 표현된다. 이 센서의 장점은 천연 향료를 향기의 강도와 색깔은 물론 나타난 그래프의 모양을 비교하여 동일한 종류의 향을 발하는 그룹으로 분류도 가능하여 우리나라 특산 아로마 플랜트(aroma plant)로부터 새로운 향료 및 미각에 의한 식용가능성 여부도 아울러 평가 할 수 있다. 이 바이오센서는 그 다양성 때문에 응용가치가 큰 것으로 생각되며 식품 뿐 아니라 의약산업 등에도 응용가능성이 있는 것으로 평가된다.
□ 신약개발 과정에 있어서 수많은 후보 물질을 신속히, 저 비용으로 정확하게 측정하는 것이 매우 바람직한 일이지만 in vitro 실험이 in vivo 실험과는 반드시는 일치하지 않는다는 것이 큰 문제점의 하나가 되어 있다. 이러한 관점에서 바이오감지 기법을 이용한 신약 후보물질의 약효, 안전성 평가가 정확하게 이루어질 수 있다면 우수한 새로운 모델로서 활용 가능하게 되고 의약산업에 획기적인 발전이 이루어지리라고 생각된다.
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