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DNAzyme-조립 나노입자에 기초한 비색 바이오센서(Colorimetric biosensors based on DNAzyme-assembled gold nanoparticles)

전문가 제언: □ 최근의 국제순수응용화학협회(IUPAC)의 바이오센서에 대한 정의를 보면, 바이오센서는 신호변환기 역할의 원소와 직접 공간적 접촉하는 생물학적 인식원소(생화학적 수용체)를 사용하여 특성적 정량정보를 제공할 수 있는 통합된 장치를 자체함유하고 있는 것이다. 이는 유사한 바이오센서의 개념을 구별하는 것으로서, 예를 들면 생물분석체계는 시약을 가하는 것과 같은 추가적 프로세스단계가 요하기 때문에 바이오센서의 개념과 구별된다. 또한 한번 사용하고 버리는 일회용 또는 분석대상물의 농도를 계속적으로 감시할 수 없는 생물탐침(Bioprobe)도 엄밀한 의미에서 바이오센서와 구별된다. 가장 성공적으로 개발된 일회용 혈당 효소전극 및 광학적 면역센서 등도 계속적 감시 기준을 충족할 수 없어 바이오센서 정의에서 배제되나 일반산업계에서는 이를 모두 바이오센서라고 부르고 있다. 위의 IUPAC의 바이오센서 정의 중에서 전기신호로 변환시키는 원소와 생물학적으로 인식할 수 있는 원소의 직접적 공간조합이 가장 중요한 핵심이라고 생각한다.

□ 금속이온에 대한 바이오센서의 개발에서 가장 큰 도전은 고유하고 강한 금속결합을 할 수 있는 센서의 설계와 합성이다. 금속결합자리 구성에 대한 지식에 한계가 있었다. 그러므로 시험관 내에서 선택된 금속이온과 강하고 고유하게 결합하는 DNAzyme을 얻기 위해 조합하는 방법을 선택하였다. 금 나노입자와 직접 조립하기 위해 DNA를 사용하여 DNA에 금 나노입자를 표지하였고, 이를 이용하여 DNAzyme을 비색 센서로 변환하였다. 높은 감도의 비색검출을 가진 높은 선택성 DNAzyme에 조합한 DNA센서는 3차수 이상의 농도범위의 금속이온의 정량분석에 활용할 수 있다. 위와 같은 DNA센서는 안정성, 비용 효과적 및 환경적으로 양질이고 쉽게 장치로 만들 수 있는 장점을 가지고 있다. 바이오센서는 실험실에서 장시간 걸리는 임상적 검사를 짧은 시간에 간편하게 측정하는 장점이 있는 반면 바이오센서 대부분이 일회용 분석에 그치며 시료채취에도 난점이 있다. 유리, 실리카, 금, 전도성 고분자 등의 표면에 효소, 항체, 리간드 등의 바이오 수용체를 분자크기에서 나노조립화하는 것이 최근 바이오센서 연구의 주류인 것으로 판단되며, 이 기술의 가장 중요한 연구 분야는 안정성, 감도, 선택성 및 생체적합성이 좋은 생체표면을 개발하는 것이라고 생각된다.

저자: Liu, JW; Lu, Y
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