그래핀과 탄소나노튜브 결합기에 기반한 단백질 탐지 센서에 대한 연구

Abstract

사람의 몸은 항상 질병에 반응한다. 감기에 걸렸을 때, 우리의 몸은 항원의 제거를 위해 항체를 만들어내어 항원과 결합시켜 이를 제거한다. 반대로 생각하면, 우리가 특별한 항원과 반응하는 반응기를 미리 준비했을 시, 바인더가 항원과의 결합으로 인해 기판에 결합신호를 보내게 된다. 항체의 경우, 특별한 항원만 반응할 수 있다. 따라서 다른 단백질이나 분자들은 항체와 반응하는 것이 불가능한데, 이는 항체의 선택적 결합적 특성때문에 그러하다. 여기에 더하여 항체의 특성상, 바이오센서를 만들었을 때 높은 선택적 결합성과 결합시 전기적 신호의 변화를 크게 보이며 I-V 곡선의 변화 또한 크게 보이는 성질이 있다. 또한 이 신호를 향상시키기 위해 사람들은 높은 전기적 특성을 가진 그래핀을 사용한다. 그러나 항체와 그래핀 기판과의 결합에는 큰 문제가 있는데, 이를 결합하기 위해선 중계물질을 삽입해야하기 때문이다. 그래핀은 결합기가 없기에 이 중계물질을 그래핀에 붙힌 후 중계물질 위에 항체를 붙이게 되는데, 이 중계물질이 그래핀에 비해 매우 큰 분자량과 무게를 가지고 있기에 그래핀의 전기적 성질을 크게 저해한다. 또한 중계물질을 붙이는 방법 중 Si기를 붙히는 방법이 있는데 이 때 그래핀에 플라즈마 처리를 하여 그래핀 위에 OH기를 형성시키는 과정 중 그래핀이 심하게 손상된다. 이 논문에서는, 같은 고전도성을 가지는 CNT를 그래핀 위에 도포시킨 후 플라즈모닉웰딩 처리를 하여 그래핀의 전기적 성질의 하락을 최소화하면서 항체를 기판 위에 접착시키는 연구를 수행하였다. 플라즈모닉 웰딩 처리를 한 CNT/그래핀 복합체의 경우 항체와의 결합 시 더 잘 결합하여 항원/항체 반응의 전기적 신호를 높게 측정할 수 있었고, 그래핀 자체의 전기적 특성 또한 하락폭이 적었다. 결론적으로 이 방법을 사용하면 고전도 그래핀 기판 위에 쉽게 바이오물질을 접착시킬 수 있었으며 FET구조의 바이오센서의 전기적신호 또한 기존 방법대비 향상시킬 수 있었다.