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중합 증폭이 필요 없는 CRISPR-Cas12a 기반 형광 바이오센서: 중공 실리카 나노소재를 이용한 초고감도 핵산 바이오마커 검출

2025-12-28 20:00
핵산 바이오마커의 민감한 검출은 생의학적 진단, 수의학, 식품 안전 등 다양한 분야에서 매우 중요합니다. 이에 따라, 핵산 바이오마커를 정확하고 비용 효율적으로 검출할 수 있는 기술 개발이 필수적입니다. 본 연구에서는 중공 실리카 나노소재(MSNs)를 활용한 감도 높은 CRISPR-Cas12a 기반 형광 바이오센서를 개발하였습니다. 많은 양의 로다민 B(RB)를 MSN에 농축시켜 RB@MSN 나노복합체를 합성하였으며, 이는 형광 탐침 물질로 활용되었고, 금 나노입자(Au NP)는 형광 소광제로 사용하였습니다. CRISPR-Cas12a 시스템의 높은 특이성 인식 기능을 접목하여, 중합 증폭 과정을 거치지 않고 EGFR 19번 엑손 결실 돌연변이(EGFR 19Del, 순환종양 DNA에서 검출), 아프리카돼지열병바이러스(ASFV), 인유두종바이러스(HPV) 등 세 가지 중요한 핵산을 검출하였습니다. 최적 조건과 정량 분석을 통해, 각 표적 농도와 이에 대응하는 형광 세기 사이에 강한 직선적 상관관계를 확인할 수 있었습니다. 검출 한계는 EGFR 19Del의 경우 55 aM, ASFV는 51 aM, HPV는 24 aM으로 나타났습니다. MSN에 RB를 농축 및 캡슐화함으로써, 전통적인 CRISPR-Cas12a 시스템에서 필요한 형광 표지의 외부 전문 위탁과 형광의 쉽게 소광되는 문제를 효과적으로 회피할 수 있었습니다. 또한, 본 방법은 우수한 반복성과 안정성을 보였습니다. 본 연구는 CRISPR-Cas12a 시스템을 이용한 핵산 형광 검출에 새로운 접근법을 제시합니다.