바이러스 탐지를 위한 라만 분광법

표면 강화 라만 분광학(SERS)은 라만 분광학 적용을 확대해 폭발물 잔류물, 범죄현장의 증거물, 화학전제제, 살충제 등 물질의 추적 분석을 포함시켰습니다. 라벨이 없는 기법으로 SERS는 혈당부터 암, 알츠하이머, 파킨슨병 등의 질병 진단까지 바이오센싱에도 잘 맞습니다.

미국 미시시피주 잭슨주립대 그룹이 개발한 SERS의 새로운 변종은 팝콘 모양의 금 나노입자에 붙은 그래핀 산화물로 구성된 하이브리드 탐침을 이용해 HIV의 DNA 특성을 극도로 민감하게 감지합니다.

SERS는 분석물질을 금속 기질에 흡착하여 Raman 분광법을 통해 극히 낮은 수준의 분석물질을 검출할 수 있도록 합니다. 국부적 표면 플라스몬은 기질과 라만 흥분 레이저 사이의 전자기 공명 효과에 의해 생성되며, 분석 물질과 상호작용하여 최대 1010배까지 라만 방출량을 향상시킵니다.

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SERS는 기질에 대해 수행하거나 용액에 매달린 콜로이드를 사용할 수 있습니다. 금, 은, 구리 같은 금속이 SERS에 가장 많이 사용되는 재료인 반면 그래핀, 반도체, 양자점 같은 새로운 옵션도 함께 탐구되고 있습니다. 그래핀의 화학처리 버전인 그래핀산화물은 생물학적 용도에 특히 적합한 여러 특성을 가지고 있습니다.

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대부분의 SERS 기판과 달리 그래핀 산화물 기판으로 관측된 향상된 라만 신호는 화학적 효과에 기인한 것으로 생각됩니다. 잭슨 주립대학1의 연구팀은 그래핀 산화물과 보다 전통적인 금 나노입자를 하이브리드 SRS 탐사에 결합함으로써 화학적, 전자기적 강화 효과를 모두 활용하여 특히 치명적인 두 가지 병원체, 즉 인간면역결핍 바이러스(HIV)와 메티실린 내성 St.아필로코쿠스 아우레우스(MRSA).

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중합효소 연쇄반응, 즉 PCR과 같은 기법이 바이러스 검출의 금본위제임에도 불구하고, 라만 분광법과 SERS 기법을 사용하여 코로나바이러스 메르스-CoV와 같은 바이러스도 검출할 수 있다는 것이 입증되었습니다. 대량 전염병 상황에서 시험할 때, 라만 기반 시스템과 관련된 비용은 기존의 PCR 검사보다 더 쉽게 접근할 수 있었습니다.