"침 한방울이면 급성염증·감염진단" 기초과학지원연 '휴대용 종이칩' 개발

채혈 불필요

슬립칩을 활용한 CRP 검사 방법 및 고감도 검출 분석 원리.(KBSI 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 체내 염증 및 감염으로 인한 급성반응물질(CRP)을 타액으로 조기 진단할 수 있는 휴대용 칩 개발에 성공했다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 한도경 박사가 한양대 생명나노공학과 성기훈 교수 연구팀과 사람의 혈액 외에 타액과 같은 비침습적 방법으로도 CRP를 효과적으로 검출할 수 있는 고감도 신속 진단용 종이 슬립칩을 개발했다고 14일 밝혔다.

CRP는 감염, 패혈증, 자가면역질환 등 염증성 질환 또는 심근경색, 악성종양, 외상, 수술 등 조직손상이 발생하면 수 시간 내 간에서 혈류로 분비되는 대표적인 급성기 반응성 단백질이다.

기존 혈액검체를 통한 CRP 검사법은 검사과정에서 채혈 스트레스나 채혈 자체가 부담스러운 영유아, 노약자를 대상으로 한 진단검사에 사용이 제한적이었다.

이에 연구팀은 진단키트와 작동방식은 유사하나, 고감도 비침습 분석이 가능한 신속 진단 슬립칩을 개발했다.

이 슬립칩은 종이에 친수성과 소수성 패턴을 디자인해 대상자의 검체시료와 검출신호를 증폭해 주는 시약이 순차적으로 주입될 수 있도록 만든 종이 분석칩이다.

연구팀은 고감도 분석 민감도 확보를 위해 자연계 효소를 모사한 다공성 백금 나노소재를 개발, 이의 촉매특성을 활용한 효소기질 반응을 통해 검출신호를 증강시키는 방식을 선택했다.

이를 통해 혈액에 비해 대단히 적은 양으로 존재하는 타액 속 CRP를 35분 이내 수십 pg/mL(피코그램) 수준까지 성공적으로 검출했다.

이 슬립칩은 특히 일반의료기관에서 혈청 광학장비를 이용해 실시하는 표준검사법인 ELISA(엘리사) 검사수치와 비교시 ±5% 이내의 오차범위를 갖고 있어 신뢰성이 뛰어난 장점이 있다.

이 슬립칩은 검사방식도 간단하다. 칩 위 검출부의 발색 변화를 통해 직관적으로 CRP 분석결과 확인이 가능하도록 했다. 검출부 색이 변색되는 것을 스마트폰으로 촬영 후 무료 소프트웨어를 통해 정확한 검사수치를 알 수 있다.

이번 연구에서 한도경 박사 연구팀은 슬립칩의 설계, 제작 및 특성분석을 담당했고, 성기훈 교수 연구팀은 고감도 백금 나노입자 제작 및 기존 CRP 표준분석법과의 비교를 통한 검체 분석·평가 작업에 참여했다.

한도경 KBSI 선임연구원(왼쪽)과 성기훈 한양대 교수(공동교신저자들)

한도경 박사는 “혈액과 타액에 존재하는 미량의 급성염증 반응물질을 분석할 수 있는 고감도 진단 플랫폼 기술로, 최대한 빨리 신체의 건강 상태나 중증도를 파악하는 데 유용하게 쓰일 것”이라며 "급성 염증·감염 신속진단 기술이 조기 상용화될 수 있도록 관련 기업들과의 협력을 적극 모색해 나갈 것”이라고 말했다.

KBSI 소재분석 운영, 생물재난 분석기술개발 과제의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 분석화학분야 최상위 학술지 '바이오센서 및 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)'에 지난달 10일 게재됐다.

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