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광파이버 끝단에서 생물발광을 이용한 ATP검출

전문가 제언: ○ ATP(adenosine three-phosphate)는 모든 생물의 세포 내에 존재하며 생체에너지 전달물질로서 여러 에너지 대사에 이용된다. 이 자료는 ATP의 검출은 생화학반응이나 생명활동을 모니터하는 데 좋은 지표가 된다. 이것은 아데노신에 인산기가 3개 달린 유기화합물이다. 목적에 따라서 여러 가지 방법으로 ATP를 검출한다.

○ 여기에 소개하는 ATP 검출법은 루시페라제(Luciferase)와 루시페린(Luciferin)에 의한 생물발광 현상을 이용하는 방법이다. 루시페라제는 루시페린과 ATP를 취한 후에 ATP의 소비와 함께 산화된 루시페린이 여기상태로부터 기저상태로 천이하는 때에 빛을 낸다. 이때 ATP 1분자의 소비가 1광자 생성에 대응하기 때문에 광자 발생수가 ATP의 개수에 비례하는 것을 전기적으로 카운트하여 계량하는 방법이다.

○ 이러한 미량의 광전자 측정을 간단한 시스템, 즉 광파이버, 두 개의 소형 렌즈, 및 냉각용 포토다이오드만으로 구성하고 ATP를 검출할 수 있게 시스템을 구성한 것은 생물측정의 현장 측정용으로 대단한 가치 있는 업적으로 평가할 수 있을 것으로 본다. 측정결과로 보아도 정확한 검출로 인정된다.

○ 그러나 전기적 측정에는 회로에 언제나 잡음(current noise)이 생기기 마련이다. 온도가 있는 한 이 잡음전류는 측정센서의 온도에 비례하여 상승한다. 지금 ATP의 검출에 APD(avalanche photo diode)를 사용함에 저온으로 냉각하면 이 잡음을 그만큼 줄일 수는 있다. 지금 광량자를 계수할 정도라면 이 저온은 절대 영도(-273℃) 가까이 내려야 할 것으로 생각한다.

○ 정밀 측정을 위해서는 냉각시스템을 강화해서 절대온도 가까이 내려야 하는 것도 중요하지만 광 통로 상의 연결부, 즉 렌즈와 렌즈 사이 최종 집광부와 처음 끝단(ATP 고정부위)에서 광량자 손실을 줄여야 할 것이다. 간략한 시스템 구성은 좀 더 연구하여 전체를 일체형으로 만들 수 있다면 더욱 이용가치가 있을 것이다.

저자: Masataka Iinuma, Yasuaki Ushio, Akio Kuroda, Yutaka Kadoya
자료유형: 학술정보