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전파성 및 편재된 표면 플라즈몬 공명 생체감지기에 관한 검토(A unified view of propagating and localized surface plasmon resonance biosensors)

전문가 제언: □ 표면 플라스몬파는 ‘free electron gas 물질인 귀금속 표면에서 들뜰 수 있다. 표면 플라스몬은 표면에서의 세로방향 전자밀도의 요동이며, 매질과 금속 경계면에서 소실(evanescent)되는 전자장이 수반된다. 표면 플라스몬파의 전파거동은 소실 전자장의 감쇠 길이내의 굴절률과 같은 국부적 환경에 따라 달라진다. 소실파의 전자기파 성분은 굴절률이 낮은 매질로 수백nm 정도의 짧은 거리를 파고 들어간다. 두 매질사이가 아주 얇은 금, 은과 같은 금속으로 코팅이 되어 있고, 편광 및 단색광 입사광이 특정한 입사각에서 반사되는 광은 그 밀도가 현저히 줄어드는 현상이 발생하고 광 에너지가 자유전자로 전이되는 공명현상이 일어나고 이 결과로 표면파가 생기는데 이를 SPR이라 한다. 금속과 접합된 시료표면에서의 물질 조성 변화에 따라 공명파장 이동이 일어난다. 표면에서 생성되는 결합이 증가할수록 파장이동이 증가하며 이를 측정함으로서 정량적 결과를 얻을 수 있다. SPR기술은 방사성물질이나 형광물질을 이용한 표지(標識)없이도 단백질과 같은 생체물질의 결합 친화도를 측정할 수 있는 기술로서 그 유용성을 잘 파악하여 생체감지기로 활용함으로서 신약개발과 같은 분야에서 막대한 잠재적 이득을 얻을 수 있다.

□ SPR센싱은 지난 10년간 다양한 생체폴리머와 다른 리간드의 상호작용의 매우 강력한 정량적 탐침자로서 역할을 보여주었다. 이들 상호작용의 예는 단백질 : 리간드, 단백질 : 단백질, 단백질 : DNA 및 단백질 : 막 결합 등이다. SPR센싱은 이들 상호작용의 확인 및 정량분석은 물론이고, 이들 반응의 평형상수, 반응속도상수 및 위에서 언급한 표지화합물을 사용하지 않으면서도 감도 높은 분석법을 제공해 준다. 기존의 SPR 생체감지기와 친화성 결합을 활용한 분석에서는 일회에 분석할 수 있는 시료의 양이 제한되어 있으므로 동시에 많은 수의 단백질을 분석하는데 애로가 있다. 이를 극복하기 하기 위하여 측정 자리의 체계적 배열(array), 미세유체공학 및 고속 선별기술 등을 활용한다. SPR 및 LSPR 감지의 전반적 감도는 비슷하고, LSPR은 oligonucleotides로 금 또는 은의 나노입자와의 짝으로 polynucleotide를 검출하는 중요한 기능을 가지고 있다. SPR 및 LSPR기술을 충분히 활용하여 좋은 결과를 얻기 위해서는 표면기능화기술 및 측정자료 분석기술이 요망된다.

저자: Haes, AJ; Van Duyne, RP
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