표면증강 라만 분광법(SERS)은 고감도 분자 분석 기술로, 생의학 분야에서 질병 진단 및 치료 모니터링에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 특히 액체 생검, 대사 표현형 분석, 세포외 소포 진단 등 다양한 응용 분야에서 그 중요성이 부각되고 있습니다.
본 연구는 SERS 기술의 최근 발전을 심층적으로 검토하며, 특히 심층 라만 분광법을 강조합니다. 이 기술은 생체 시료 내 미량 물질을 효과적으로 검출할 수 있어, 비침습적 진단법 개발에 기여할 수 있습니다.
주요 발견으로는 SERS가 액체 생검을 통한 암 진단 및 모니터링, 대사체 변화를 통한 질병 조기 진단, 그리고 세포외 소포를 이용한 바이오마커 발굴에 효과적으로 활용될 수 있음을 제시합니다. 이는 기존 진단 방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.
SERS의 임상 적용 가능성을 높이기 위해서는 상업화 잠재력을 극대화하고, 생체 내 심층 조직 감지 및 이미징 기술의 난제를 해결해야 합니다. 이러한 과제 해결은 SERS 기술이 실제 의료 현장에서 널리 사용되는 데 필수적입니다.
표면증강 라만 산란(SERS)을 이용한 미량 소형 나노플라스틱(100 nm 미만)의 정량 분석은 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구는 이 문제를 해결하기 위해 소수성 CuO@Ag 나노와이어 기판을 개발하고, 커피링 효과 기반의 다중 특징 분석 전략을 도입했습니다.
개발된 기판은 높은 라만 증강 효과와 더불어 높은 검출 확률(POD)을 제공하여, 50 nm 폴리스티렌 나노플라스틱을 넓은 농도 범위(1–10<sup>−10</sup> wt%)에서 신속하고 정확하게 식별할 수 있습니다. 특히, 커피링 형성 양상이 나노플라스틱 분산액의 농도와 강한 상관관계를 보임을 확인했습니다.
라만 신호 강도, 커피링 직경, POD를 통합 특징으로 활용하여, 나노플라스틱 농도와 커피링 특성 간의 머신러닝 기반 매핑 모델을 구축했습니다. 이 모델은 분산 농도를 정밀하게 예측하며, 예측의 평균 제곱 오차는 0.21에서 0.54로, 기존 선형 회귀 기반 방법 대비 정확도가 19배 향상되었습니다.
이 전략은 SERS와 습윤성 조절 기술을 효과적으로 통합하여 높은 민감도와 지문 인식 기능을 보장합니다. 또한, 초저농도 수준에서 라만 신호 강도가 농도 변화를 정확히 반영하기 어려운 한계를 극복하여, 나노플라스틱의 정밀 SERS 측정에 새로운 방향을 제시합니다.
