혈액으로 3분 만에 질병 현장 진단

KAIST, 효소 모방 촉매로 반응 38배 향상

국내 연구진이 혈액이나 소변, 타액 같은 체액을 검사해 단 3분 만에 육안으로 질병 여부를 현장 진단(POCT)할 수 있는 촉매를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 “생명공학과 이진우 교수와 서울대 한정우 교수, 가천대 김문일 교수 연구진이 과산화 효소만 선택적으로 반응하면서 반응 효율이 높은 새로운 단일 원자 촉매를 개발했다”고 28일 밝혔다.

질병 현장 진단의 핵심은 효소다. 효소는 특정 물질을 인식하고 반응한다. 그러나 자연 효소는 값이 비싸고 불안정하다. 효소를 모방하는 촉매로 대체하려 해도 과산화수소를 기질로 사용하면 정확도가 낮다.

연구진은 루테늄에 염소 리간드를 3차원으로 결합했다. 염소는 금속과 결합해 화학 성질을 조정한다. 덕분에 기존 효소 모방 촉매보다 반응이 38배 높아지고, 과산화수소를 기질로 써도 진단 신호가 정확했다. 생체 체액 조건에 가까운 환경에서도 작동했다.

연구진은 개발 촉매에 산화 효소를 담아 종이 센서에 적용했다. 산화 효소와 효소를 모방 촉매의 연계 반응으로 포도당, 젖산, 콜레스테롤, 콜린을 동시에 검출할 수 있는 진단 체계다. 색 변화로 3분 이내 결과를 판별한다고 연구진은 밝혔다.

이진우 교수는 “촉매 구조 제어로 진단 성능을 개선했다”고 했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’(Advanced Materials)에 지난 6일 소개됐다.

참고 자료

조선비즈