George Donati 박사

그런데 함정이 있습니다. 기존 검량선은 시료 속 분석물질이, 알고 있는 표준물질과 동일한 화학적 환경 속에 있다고 가정합니다.

그러나 Donati 박사는 “그런 경우는 매우 드뭅니다. 종종 그 차이가 너무 커서 둘을 비교했을 때 결과 자체가 틀리기도 합니다."라고 말합니다.

박사는 "Agilent 4200 MP-AES의 플라즈마 안정성과 제가 개발한 분석법을 결합한 결과, 실행에 몇 분밖에 걸리지 않고 커피, 바이오디젤 및 감기약처럼 복잡한 시료에 대해서도 믿을 수 있는 결과를 나타내는 시료 희석 직접 주입(dilute-and-shot)법을 개발할 수 있었습니다."라고 말했습니다.

"새로운 이 분석법은 액체 시료를 이용한 동시 다성분 분석 기법이라면 어느 것에든 적용해 분석 시간을 크게 단축하고 정확성과 정밀성을 크게 높일 수 있습니다."

두 분석법 모두 특별한 기기 변경 없이, 일상적 분석에 적용 가능합니다.

첫 번째 분석법의 원리는 이렇습니다.

“먼저, 시료 반, 표준물질 반을 섞어 기기에 도입합니다. 그리고 같은 튜브에 시료 반, Blank(예컨대 물) 반이 든 다른 용액을 섞습니다. 섞을 때 시료의 양은 변함이 없지만 표준물질은 희석될 것입니다. 이제, 데이터를 연속해서 수집하면, 첫 1초 안에 초기 농도를 얻을 수 있습니다. 2초 후에는 용액이 혼합되므로 조금 희석됩니다. 이렇게 농도는 변하고, 결과적으로 기기 감응도 따라서 변합니다. 초기 농도를 알고, 농도에 변화를 주면 매우 많은 포인트를 가지는 검량선을 얻을 수 있습니다. 여러 개의 플라스크에 제조해왔던 것들을 용액과 blank의 튜브 내 혼합으로 얻을 수 있게 된 것입니다."

두 번째 방법도 비슷하지만, '파장'이라는 한 가지 요소를 추가로 포함합니다.

“기존 방식으로는 고정된 파장에서 분석물질의 농도를 바꿔가며 기기 감응(예컨대 방출 강도)과의 관계를 도출합니다. 다중에너지 검량에서는 농도를 고정하고 파장을 바꿉니다."라고 Donati 박사는 말합니다. “시료 반, 표준물질 반인 용액을 분석한 다음 시료 반, Blank 반인 다른 용액을 분석합니다. 그리고 여러 개의 파장에서 측정한 두 용액의 기기 감응을 비교합니다. 이 상관관계의 기울기와 약간의 수학지식을 이용하면, 시료 속 분석물질의 농도를 계산할 수 있습니다. 모니터링하는 파장이 많을수록 측정의 정밀성과 정확성이 더 높아집니다.”

첫번째 분석법과 마찬가지로, 각 분석 용액 사이의 환경이 변하지 않기 때문에 정확성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

박사는 "이 뛰어난 능력의 기기를 활용하면 심한 간섭도 최소화할 수 있기 때문에, 감도가 매우 높은 분석 방법을 개발해 당뇨와 골다공증 같은 만성 질환 초기의 환자를 잠정적으로 발견할 수 있을 것입니다."라며, "8800 QQQ ICP-MS는 기존의 감도가 낮은 분석법에서는 불가능했을 여러 필수 원소를 극미량까지 측정할 수 있을 것입니다.”

이 프로젝트를 시작하게 된 계기는 무엇입니까?

"저희 할머니께서 당뇨를 앓으셨습니다. 사실, 당뇨 합병증으로 오래 전에 돌아가셨기 때문에 저는 그 병에 대해 조금 알고 있었습니다. 당뇨 환자의 손발톱은 건강한 사람과 다르더군요. 원자 분광학을 연구하면서 저는 당뇨가 손발톱 미네랄 조성과 어떤 관련이 있겠다 싶었습니다. 그래서 당뇨병 전문의에게 물어보니 '그렇군요, 뭔가 있는 것 같습니다.’라는 답을 들었습니다.”

George L. Donati, PhD