산화질소를 감지하는 '중합체' 개발

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2002-07-04

산화질소(nitric oxide)를 효과적으로 감지할 수 있는 중합체(polymer)가 미국 MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 과학자들에 의해 개발됐다. 이 중합체는 사람의 호흡기 가운데 산화질소 분자에 반응하는 특성을 가지고 있다. 이같은 특성을 이용하면 호흡기 감염증에서부터 알츠하이머병(Alzheimer's disease)에 이르기까지 다양한 질병들의 발생 여부를 손쉽고 저렴하게 진단하는 것이 가능하게 될 것으로 전만된다. 이번 연구 결과는 "화학 정보(Chemical Communications)", 최신호에 발표됐다. 이번 연구가 개발한 중합체는 전기를 전도하는 특성을 갖고 있다. 이 중합체를 이용해 일종의 마이크로칩(microchip)을 만들었는데 이 칩이 산화질소 감지 장치의 핵심을 구성한다. 개발된 감지 장치는 전력 사용량이 극히 낮은 소형 트랜지스터로 볼 수 있다고 한다. 이 장치에 산화질소가 접촉하게 되면 중합체를 통해 이동하는 전류의 최대치가 증가하는 현상이 나타난다. 개발된 중합체는 쇠사슬 모양의 분자들로 구성되어 있으며 각 분자에 코발트 이온(cobalt ions)이 달려 있는 구조를 갖게 된다. 코발트는 산화질소의 결합을 용이하게 만드는 구실을 담당한다. 이번에 개발된 중합체 감지기는 호흡 중의 산화질소 양을 측정하는데 이용될 수 있다. 이번 연구 성과가 발표되기 이전에도 이와 유사한 기술이 선을 보인 사례가 이미 있었다. 그러나 기존의 방법은 사용이 까다롭고 비용 부담이 크기 때문에 일상적으로 사용하기에는 한계를 갖고 있었다. 이에 반해 이번에 개발된 감지 장치는 저렴하면서도 손쉽게 사용이 가능하다는 장점을 갖는다. 이같은 산화질소 감지 장치를 각종 질병 진단에 이용할 수 있는 이유는 우리 몸의 대사 특성에 기인한다. 생물체는 다양한 이유 때문에 산화질소를 만들어 낸다. 한 예로 우리 몸에서 산화질소가 만들어지면 이로 인해 혈관 벽의 긴장이 이완되면서 혈관이 넓어지는 효과를 거둘 수 있다. 심장병에 쓰이는 니트로글리세린(nitroglycerin)이나 발기 부전 치료제 비아그라(Viagra) 같은 약물들의 효능도 바로 산화질소 형성 및 그 작용을 통해 유도된다. 우리 몸에 감염증이 발생한 다음 면역계(immune system)가 이에 대항하는 과정에서도 산화질소가 생성될 수 있다. 다시 말해서 환자의 호흡으로부터 산화질소를 측정하면 이를 근거로 감염 여부를 확인할 수 있는 것이다. 이같은 감지 기술은 생물학전에 쓰이는 생화학 무기를 감지하는데도 응용될 수 있다. 산화질소는 중추신경계(central nervous system)를 구성하는 일부 세포들의 활성을 조절하는 기능도 갖고 있다. 한 예로 산화질소의 수치가 변하게 되면 신경단위세포(neuron)의 사멸 가능성도 높아진다고 볼 수 있다고 한다. 이같은 현상은 알츠하이머병 같은 신경퇴행성 질환에서 찾아볼 수 있다. 개발된 중합체 감지 장치를 이용해 알츠하이머병을 진단할 수 있는 이유가 바로 이 같은 특성이 존재하기 때문이다. 출처 : http://www.nature.com/nsu/020701/020701-3.html