형광분자센서 개발의 주인공은 아주대학교 김환명 교수(화학과·에너지시스템학과)팀. 김 교수팀이 개발한 센서는 물에 잘 녹는 유기물질로 인체에서 떼어낸 세포조직 안으로 쉽게 녹아 들어간다. 여기에 적외선 영역의 빛을 쏘여주면 산성도에 따라 다른 색깔의 형광색을 낸다. 그리고 색의 변화를 통해 세포 내 조직의 산성도 차이와 생명활동에 따른 산성도 변화를 관찰할 수 있으며 이는 현미경으로 바로 영상화가 가능하다. 특히 이 형광센서를 사용하면 세포 크기보다 작은 1마이크로미터까지 관찰이 가능하다.

이와 관련 김 교수팀은 세포 내 소기관인 리소좀의 산성도 변화(pH 4.5~6.5)를 실시간 동영상으로 관찰하는 데 성공했다. 리소좀은 세포의 내식작용과 손상된 세포의 잔해나 불필요한 물질을 제거하는 역할을 하는 세포 소기관이다. 리소좀의 활성과 산성도 변화는 많은 학계의 관심을 받고 있었으나 이를 직접 관찰한 사례는 없었다. 또한 김 교수팀은 살아 있는 쥐의 뇌조직 산성도 분포를 제시하고 특정 위치에 산성도가 높은 것을 밝혀내는 데도 성공했다.

김 교수는 "형광분자센서의 개발로 살아 있는 세포와 조직 내부에서 진행되는 다양한 생명현상을 관찰할 수 있게 됐다"면서 "세포를 구성하는 분자단위의 기능 이상에서 질병이 시작되기 때문에 질병의 경로를 잡고 조기 진단을 내리는 데 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업(전략연구)과 중점연구소 지원사업의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 화학분야 권위지인 <저널 오브 아메리칸 케미컬 소사이어티(Journal of the American Chemical Society)> 11월 27일호에 실렸다.