3D 프린팅 센서로 제초제 글리포세이트의 양 측정해

나노 크기의 튜브 센서장치 개발로 경제적 효과 극대

요즈음 3D프린터는 교육과 항공우주 그리고 미술과 의학 등 날로 그것의 활용 분야를 넓혀가고 있다. 그러는 가운데 9월 14일 Biosensors and Bioelectronics에 새로 개발된 저비용 센서를 통해 제초제인 글리포세이트의 양을 감지하고 측정할 수 있게 되었다는 연구 내용이 발표되었다.

글리포세이트는 2020년, 권장 수준에서 사용하기에 안전하다는 성명을 발표한 미국 환경 보호국을 비롯한 많은 규제 기관의 사용 승인을 받았다. 하지만 그것의 유해성에 대한 논란이 끊이지 않고 있다. 세계보건기구(WHO)의 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer)는 글리포세이트를 “인간에게 발암 가능성이 있는” 것으로 분류한 바 있다. 오스트리아는 2019년 글리포세이트 사용을 전면 금지하는 법안을 통과시켰고, 독일과 멕시코는 점차 사용을 줄여가다 2024년부터 전면 사용을 금지할 예정에 있다.

워싱턴 주립대학(Washington State University)과 DL ADV-Tech 엔지니어들은 나노 크기의 튜브를 사용하는 센서 장치를 개발해 실험실 테스트에서 이 글리포세이트의 양을 감지하고 정확하게 측정했다.

연구진들은 실험을 위해 제초제를 넣은 오렌지 주스 샘플로 센서 장치를 테스트했다. ⓒ Bob Hubner, Washington State University

테스트엔 실험을 위해 제초제를 첨가한 오렌지 주스와 쌀 음료 샘플을 활용했다. 글리포세이트 센서는 핀으로 찔러 나오는 혈액만큼으로도 혈당 수치를 빠르게 측정하는 혈당 검사와 유사한 기술을 사용한다.

이렇듯 연구원들은 우선적으로 음료 테스트를 위한 센서의 잠재력을 보여주었다. 하지만 궁극의 목표는 글리포세이트 노출을 살펴보기 위한 인간 샘플의 테스트에 있다.

워싱턴 주립대학의 기계 및 재료 공학부의 교수이자 연구의 저자인 유에히린(Yuehe Lin)은 “우리는 건강 모니터링을 위해 이 센서를 개발하기 시작했다. 하지만 그것은 식품 안전 및 환경 모니터링에도 사용할 수 있다”라고 말했다.

그들은 그것을 휴대용으로 설계했고 3D프린팅을 사용하여 실험실이나 현장 어디에서나 사용할 수 있도록 작게 만들었다.

연구팀의 센서는 본질적으로 생물학적 항체를 모방하는 분자 크기의 구멍이 각인된 전기전도성 고분자 나노튜브를 사용한다. 이것이 글리포세이트 분자를 결합한 뒤, 전류를 사용하여 글리포세이트 농도를 계량화하는 3D프린팅의 센서 장치에 코팅된다.

이 과정의 장점으로 생물학적 항체가 아닌 인공항체가 사용되기 때문에 센서는 특별한 보관을 필요로 하지 않고 감지 물질의 가격이 상대적으로 비싸지 않다는 점을 들 수 있다.

이것의 개발 이전엔 글리포세이트와 같은 제초제를 감지하고 측정하는 방법은 종종 샘플의 세심한 준비와 질량 분석기와 같은 값비싼 과학 장비에 의존해야 했다.

또 하나의 방법은 생물학적 항체를 사용하여 제초제 분자를 끌어당기고 결합하는 것과 관련이 있는 것이지만 이 생물학적 항체는 천연 성분의 분해를 방지하기 위해 주의 깊게 보관하는 데 필요한 물질과 더불어 비용이 많이 든다.

오렌지 주스와 쌀 음료 샘플로 센서를 테스트한 연구원들은 센서가 높은 감도와 특이도로 글리포세이트를 감지해내는 능력을 갖고 있음을 알게 됐다. 이에 그들은 다음 단계에서 센서를 활용해 혈액, 타액 또는 소변과 같은 일부 인간 샘플에서 글리포세이트를 감지하기를 원하고 있다. 그것을 위해 그들은 몇 가지 새로운 나노 물질을 계속 개발할 포부를 밝혔다.

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