싱가포르 국립대학(NUS) 장영태 교수와 UNIST(총장 조무제) 조윤경 교수 공동 연구팀은 이 같은 연구결과를 Scientific Reports 7월 23일자 온라인판에 게재했다. (논문명 : Make Caffeine Visible: a Fluorescent Caffeine “Traffic Light” Detector)
NUS 장영태 교수팀은 카페인과 결합되면 형광신호가 250배 이상 증가하는 형광염료를 개발했다. 이 형광염료를 카페인 음료에 섞은 후 초록색 레이저 포인터를 쏘았을 경우, 음료의 카페인 농도가 낮으면 레이져 색이 초록색 그대로 보이지만 카페인의 농도가 높으면 레이져 색이 초록색이 아니라 오렌지색을 띄게 된다.
장 교수는 카페인 형광신호가 오렌지색을 띄는 점에 착안해 이 형광염료를 ‘카페인오렌지’라 이름 지었다. 장 교수는 “‘카페인오렌지’를 사용하면 간단한 과정을 통해 눈으로도 카페인 농도의 식별이 가능하다”고 연구 의의를 말했다.
하지만 커피 등과 같은 음료에는 카페인 외에도 타르(tar), 유분(milk) 등과 같은 많은 성분들이 포함돼 카페인 형광신호 검출이 쉽지 않았다. 이 문제는 UNIST 조윤경 교수(나노생명화학공학부) 연구팀이 랩온어칩 기술 기반의 랩온어디스크(Lab-on-a-Disc)를 활용해 카페인 추출 및 검출 과정을 자동화함으로써 해결했다.
랩온어디스크는 회전 가능한 디스크형의 장치로 별도의 펌프 없이 회전을 통한 원심력만을 이용해 액체를 정확하고 미세하게 옮기는 것이 가능하다. 조 교수팀은 카페인을 흡착하는 미세한 입자 ‘C4 칼럼’과 음료를 랩온어디스크에 넣고, 회전을 가하여 음료에 함유된 카페인을 추출한 후 ‘카페인오렌지’와 섞어 카페인 농도를 측정하였다.
조 교수는 “랩온어디스크를 활용하여 커피나 탄산음료와 같은 음료수로부터 카페인을 분리하는 과정을 인체에 무해한 수용액을 이용해 수행하였고, 카페인오렌지를 활용해 카페인 농도를 정확하게 검출할 수 있다”고 말했다.
한편 조윤경 교수의 랩온어칩 관련 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 WCU사업의 지원으로 수행됐다.
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