기존의 거대한 분자(초분자체)를 이용한 바이오센서는 초분자체에 항체를 고정해 알아내고자 하는 물질과의 반응으로 나타나는 형광신호를 측정해 검출하는 방식이었다. 그러나 표적물질의 양이 매우 적으면 외부자극이 약해 신호가 낮아 진단할 수 없는 단점이 있었다. 심 교수팀이 개발한 바이오센서는 항체와 자성입자를 결합시켜 기존의 항원-항체 반응 이외에도 자성입자의 무게로 외부의 힘을 증가시킴으로써 1차적으로 신호를 증폭시켜 검출할 수 있는 범위를 확대했다. 또 칩 아래 영구자석을 대면 자기력이 자성입자를 끌어당기면서 발생하는 물리적 힘으로 강한 외부자극을 주어, 2차적으로 형광신호를 증폭시켜 적은 양의 표적물질도 진단할 수 있게했다. 이 외에도 전립선암 진단 표지물질(PSA-ACT complex)에 이 기술을 이용해 극미량(0.01 ng/mL)의 표적물질을 정확히 식별해냄으로써 진단 센서로서의 유용성도 검증했다.

이에 전문가들은 기존과는 달리 형광센서에 추가적인 처리를 할 필요가 없어, 신속하면서도 편리한 고감도 질병 진단 원천기술이라는 평이다. 심 교수는 "이번 연구를 통해 개발된 영구자석을 이용한 신호증폭 시스템은 추가적인 설비 없이도 센서의 신뢰도와 민감도를 높일 수 있는 장점이 있다"며 "이 시스템을 질병의 조기 진단기술에 사용하면, 기술적·산업적 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다"고 말했다. 연구결과는 독일 나노분야의 권위지인 'Small'지(1월 23일자)에 표지논문으로 게재됐다. (논문명:Signal amplification by magnetic force on polydiacetylene supramolecules for detection of prostate cancer)

▲성입자와 영구자석을 이용한 초분자체 형광센서 칩의 신호증폭 모식도. (Small지 2012년 2호 cover 이미지) ⓒ2012 HelloDD.com