김동철 교수 연구팀(공동 제1저자: 기계공학과 민준원 박사과정), 본교 화공생명공학과 강태욱 교수 연구팀(공동 제 1저자: 황금래, 신용희 박사후연구원) 및 Harvard 대학교 Luke P.Lee 교수 연구팀의 공동 연구 성과가 'Advanced Materials'에 게재되었다. 이 저널은 Impact factor: 29.4이면서 재료과학분야에서 상위 2.2%의 매우 우수한 학술지이다.

중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR)은 유전자를 증폭하는 기술로 분자진단법(molecular diagnostics)의 표준으로 여겨지고 있다. 하지만 기존 PCR 기술은 민감하게 검출하기 위해 큰 부피의 용액을 사용해야하여 증폭하는 데에 수 시간이 걸릴 뿐만 아니라 용액 내의 온도 분포가 균일하지 않아 낮은 농도의 유전자를 검출할 때에는 위음성(false-negative) 결과가 나올 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 공동연구팀에서는 금 박막과 유리 사이에 아령 형태의 금-실리카 나노입자를 단일층으로 자가배열(self-assembly)하여 플라즈모닉 나노구조체를 제작했다. 제작한 나노구조체는 DNA를 (1) 모세관 현상을 기반으로 하여 내부의 작은 공간에 자발적으로 농축, (2) 빛을 열로 전환하여 증폭, 그리고 (3) 광학 검출법을 기반으로 민감하게 검출하는 3가지 기능을 수행할 수 있다. 개발한 차세대 PCR 장치는 기존 PCR 장치 대비 약 20배 빠르게 코로나 바이러스(SARS-CoV-2)의 유전자를 민감하게 검출할 수 있었다.

▶ 논문제목: Capillarity-driven Enrichment and Hydrodynamic Trapping of Trace Nucleic Acids by Plasmonic Cavity Membrane for Rapid and Sensitive Detections

▶ 논문 주저자: 황금래 박사 (공동 제1저자, 서강대 화공생명공학과), 민준원 박사과정(공동 제1저자, 서강대 기계공학과), 신용희 박사 (공동 제1저자, 서강대 화공생명공학과), 김동철 교수 (공동 교신저자, 서강대), 강태욱 교수(공동 교신저자, 서강대)

▶ 논문정보 및 초록(바로가기): https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202403896

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