폐암, 숨만 쉬어도 알 수 있다...'초고감도' 센서 개발 성공

[ 김주미 기자 ]

초고감도 센서를 이용해 내쉬는 숨만으로 폐암을 진단할 수 있는 방법이 개발됐다. 중국 연구팀이 숨 속의 화학물질을 ppb(parts per billion·10억분의 1=㎍/L) 수준까지 감지할 수 있는 초고감도 나노 센서가 개발됐기 때문이다.

중국 저장대 칭웨 왕 교수팀은 인듐(Ⅲ) 산화물(In₂O₃) 기반의 나노 플레이크 센서(nanoflake sensor)가 날숨 속 이소프렌(isoprene)을 이용, 폐암을 감지할 수 있다는 사실을 확인했다고 7일 밝혔다.

사람들의 날숨에는 수증기와 이산화탄소를 비롯해 몸속 생리적 현상과 연관된 화학물질이 다수 포함되어 있다. 과학자들은 이런 물질을 이용해 폐암 등 여러 질병을 진단하는 방법을 꾸준히 연구해왔다.

연구팀은 특히 날숨 속에 미량 함유된 휘발성 화학물질 이소프렌은 폐암이 있을 경우 그 양이 감소하는 것으로 알려져 있다고 설명했다.

그러나 이런 작은 차이를 감지하려면 센서의 민감도가 ppb(parts per billion·10억분의 1=㎍/L) 수준까지 감지할 수 있을 만큼 높아야 하고, 이소프렌을 다른 휘발성 화학물질과 구별하고 습도에도 강해야 한다.

연구팀은 이번 연구에서 기존 가스 센서 개발에 사용되어 온 인듐(Ⅲ) 산화물(In₂O₃) 기반의 나노미터 플레이크와 백금(Pt), 니켈(Ni)을 이용해 초고감도 '나노 플레이크 센서(Pt@InNiOx)'를 만들고, 이소프렌을 2ppb까지 검출하는 데 성공했다.

이어 이 센서를 휴대용 검사 장치로 제작해 폐암 환자 13명으로부터 채취한 날숨과 건강한 실험 참가자들의 날숨에 적용한 결과, 폐암 환자의 날숨 속 이소프렌 수치는 40ppb 미만이지만 건강한 사람들은 60ppb 이상인 것으로 나타났다.

연구팀은 이 센서는 날숨 속에 흔히 발견되는 다른 휘발성 화학물질보다 이소프렌에 더 잘 반응했고 9번의 검출 실험에서 일관되게 작동했다고 전했다.

이어 나노 플레이크 센서가 폐암 환자의 호흡 속 화학물질의 미세한 변화를 감지해낼 수 있음을 보여준다며, 이 기술이 비침습적 폐암 검진에 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대했다.

이번 연구 결과는 미국 화학회(ACS) 학술지 ACS 센서(ACS Sensors)에 게재됐다.

김주미 키즈맘 기자 mikim@kizmom.com

생활