극소량의 혈액만으로도 급성심근경색 알아낸다

재료연구원 박성규 박사팀, 2시간내에 진단하는 나노바이오센서 칩 개발

초고감도 급성심근경색 진단용 바이오 칩 사진 및 면역분석 결과. 재료연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 극소량의 혈액만으로도 급성심근경색증을 2시간내에 진단할 수 있는 칩을 개발했다. 이 칩은 급성심근경색은 물론 난치성 암과 치매 등의 조기진단도 가능하다고 설명했다.

한국재료연구원(KIMS) 나노바이오융합연구실 박성규 박사팀은 다양한 생체지표를 분석할 수 있는 3차원 나노바이오센서 칩을 개발했다고 밝혔다.

연구진이 개발한 '나노바이오센서 칩 기술'은 기존의 심근경색 진단 방법의 하나인 효소면역분석법보다도 30배가량 높은 민감도로 찾아낼 수 있다. 즉 소량의 혈액(5㎕) 내에 존재하는 극미량(검출민감도 2.02pg/㎖)의 심근경색 생체지표를 찾아낸 것이다.

이는 어레이 칩 상에 수십 개의 작은 우물구조를 형성시켜 한 번의 검출로 수십 개의 진단이 가능한 바이오 칩을 개발한 것이다. 이는 다양한 질환을 조기진단이 가능한 플랫폼 기술이다.

3차원 나노바이오센서 칩은 지름 1만분의 4㎜(지름 40나노미터·㎚) 및 길이 100분의 1㎜(10마이크로미터·㎛)인 금 나노선을 층층이 쌓아 만들었다. 연구진은 이보다 앞서 은나노선을 이용한 센서 칩을 제조한 바 있다. 은 대신 금나노선으로 바꾼 이유는 몸 속에 들어가더라도 거부반응 등이 없도록 하기 위해서다. 3차원 플라즈모닉 나노선 적층 기술은 한국과 미국의 특허 등록을 완료했다.

이를 통해 금 나노입자를 3차원 나노선 구조상에 진공 증착함으로써 플라즈몬 공명현상을 극대화할 수 있는 광기능성 나노 구조를 개발할 수 있었다. 뿐만 아니라 연구팀은 하나의 칩을 이용해 수십 개의 생체지표, 즉 바이오마커를 동시 분석할 수 있는 3차원 마이크로 어레이 칩도 함께 개발했다.

박성규 박사는 "이번 연구를 통해 급성심근경색과 패혈증 등 치료의 시급성을 요하는 질병의 신속 진단이 가능해져, 이를 통해 기존의 사망률과 의료비용을 획기적으로 감소시키는 게 가능하다."며, "향후 국내 체외진단기기업체의 기술 경쟁력 제고는 물론 세계시장 진출에 보탬이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구결과는 세계적 출판사인 독일 와일리(Wiley)의 '어드밴스트 나노바이오메드 리서치(Advanced NanoBioMed Research)' 창간호 표지논문에 선정됐다.

한편 연구진은 3차원 바이오센서 칩을 통한 초고감도 패혈증 조기진단 센서를 개발해 2020년 국가연구개발 우수성과에 선정된 바 있다.

'어드밴스드 나노바이오메드 리서치(Advanced NanoBioMed Research)' 창간호 표지논문에 실린 박성규 박사팀의 3차원 나노바이오센서 칩. 재료연구원 제공

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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