바이오센서는 감지된 요소를 전기신호나 다른 신호로 변환시켜 우리에게 알려주는데요. 전기신호로 변환 시 반도체인 전계 효과 트랜지스터(FET)*를 센서 기판으로 이용해 분자를 검출합니다. FET 기반 분자 검출 기술은 높은 호환성과 범용성에도 불구하고, 분석 시료의 이온 또는 전하 농도가 높을수록 검출 가능한 영역이 감소하는 단점 때문에 상용화가 어려웠어요.

연구팀은 세포막을 이 문제의 해결책으로 주목했어요. 세포막의 이온 농도 조절 능력을 모방해 바이오센서 칩의 이온 및 전하 농도를 조절하면 센서의 검출 영역을 늘릴 수 있어요. 또 신호 증폭용 트랜지스터인 FET를 센서 칩으로 사용하니까, 원래라면 느끼지 못할 미약한 신호도 증폭해 감지할 수 있죠!

평평한 FET 기판에 인지질*을 발라 만든 평면 구조의 바이오센서는 칩 표면에 인지질이 계속 달라붙어 수명이 감소한다는 단점이 있어요. 연구팀은 인지질이 잘 달라붙지 못하도록 기판에 구멍을 내고, 구멍마다 인지질을 넣고 공처럼 부풀게 해 3차원 구조의 바이오센서를 만들었어요. 여기에 이온 농도 조절을 위해 분자 인식 채널 수용체*도 붙여줍니다. 세포막을 모사해 센서의 검출 효율도 늘리고, FET로 분자의 미약한 신호도 더 잘 감지하고, 3차원 구조로 센서의 수명 연장까지! 일석삼조네요. 또 인공 피부나 장기, 신약 임상 실험 등에 바이오센서를 적용할 때도 유용하겠죠?

환경을 위해 많은 국가들이 탄소 배출량 제로, 이른바 넷-제로에 도전하고 있는데요. 그 덕분에 탄소 포집, 저장, 활용하는 CCUS 기술이 급속도로 발전하고 있어요! CCUS 기술에 다 함께 흠뻑 빠져볼까요?