박정수 화학과 교수 연구팀이 폭발물 종류에 따라 특정 신호를 발생시켜 발광하는 비율계량적 형광 증폭 센서를 세계 최초로 개발했다. 이번 연구는 화학분야 국제 저명 학술지인 ‘JACS (Journal of the American Chemical Society, IF: 14.612)’ 표지 논문으로 게재될 예정이다.

박 교수에 따르면 폭발물 검출 및 탐지 기술의 개발은 그동안 국가안보에 직결되는 테러 위협이나 지뢰 탐지 등에서 중요한 과제로 취급돼 전세계적으로 활발히 연구되어 왔다. 특히 나이트로계 폭발물이 가진 환경과 건강 유해성으로 인해 최근 관심도가 더욱 높아졌다.

<박정수 교수와 이번 논문 제1저자인 이지윤 학생(사진 오른쪽부터)>

현재까지 개발된 분자/고분자 기반의 폭발물 감지 형광센서는 TNT같은 나이트로계 방향족 폭발물에 감응하여 발광세기가 감소하는 특징을 가졌다. 그러나 이러한 형광 소광 센서(Luminescence quenching sensor)는 감도와 선택성이 떨어지고 특히 거짓 양성(false positive)에 취약하다는 단점이 있다.

이에 박정수 교수 연구팀은 새로운 종류의 리셉터-형광단 초분자결합체를 이용한 형광표시자-변위 어세이(Fluorescence indicator displacement assays) 센서를 개발하는데 성공했다. 해당 센서는 나이트로계 폭발물에 감응해 형광신호를 증폭시키고, 폭발물 종류에 따라 식별가능한 비율계량적(ratiometric) 파장 변화를 나타내는 특성을 가지고 있다.

<논문 모식도>

박 교수는 “IDA 기반 비율계량적 형광증폭 센서는 다양한 요인에 의해 영향을 받는 기존 센서에 비해 나이트로계 폭발물 검출 및 탐지에 있어서 높은 시인성과 신뢰성을 갖췄다”고 설명하며 “탁월한 화학적 선택성과 민감도, 그리고 낮은 거짓 경보를 보장하는 소형 화학센서 제품개발에 있어서 획기적인 발전을 가져올 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업으로 수행됐으며, 화학분야 세계 최고 권위지인 미국학회지 표지 논문에 실린다.

논문명 : Ratiometric Turn-on Fluorophore Displacement Ensembles for Nitroaromatic Explosives detection(제1저자 이지윤 화학과19 석사과정생)