“혈액 한 방울로 병원급 검사”…95% 이상 정확도 구현

GIST, 고정밀 혈액검사 위한 차세대 바이오센서 개발
고가 장비 없이 고감도 혈액검사..적혈구 점도까지 측정

소량의 혈액으로 병원급 혈액검사가 가능한 ‘미세유체 전기화학 임피던스 센서’ 관련 연구성과가 실린 국제학술지.

병원의 대형장비에 의존하던 혈액검사와 달리 소량의 혈액만으로도 빠르고 정밀하게 건강 신호를 진단할 수 있는 차세대 바이오 센서 기술이 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 양성 기계로봇공학과 교수 연구팀이 적혈구 형태와 전기적 특성을 동시에 정밀 분석해 주요 혈액 지표를 확인할 수 있는 ‘미세유체 전기화학 임피던스 센서’를 개발했다고 3일 밝혔다.

혈액검사는 환자의 적혈구 수, 혈색소 농도, 혈장 점도 등 다양한 지표를 통해 빈혈, 감염, 심혈관 질환 등을 조기에 발견하는 데 기여한다. 하지만 기존 장비는 많은 혈액 샘플과 고가의 임상 장비, 숙련된 인력이 필요해 분석 시간이 길다는 한계가 있다.

이를 극복하기 위해 소량의 혈액을 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 미세유체 기반 기술과 전기 신호 변화를 활용한 분석법(임피던스 분석)이 세포를 손상하지 않고 실시간으로 측정할 수 있어 주목받고 있다.

연구팀은 선행 연구를 통해 확보한 전기화학적 신호분석법과 실제 혈류 환경을 모사한 미세유체 채널을 결합해 혈장과 적혈구 세포막, 세포질의 유전 특성을 계산하고 삼투압 변화에 따른 적혈구 수축·팽창과 헤모글로빈 주변의 수분 상태까지 반영한 새로운 모델을 제시했다.

이 모델을 통해 혈액검사에서 사용하는 적혈구 수, 헤모글로빈 농도 등 6가지 주요 지표를 산출하는 데 성공했다. 산출값은 기존 임상 장비 분석값과 95% 이상 일치하는 높은 정확도를 보였다고 연구팀은 설명했다.

아울러 혈장과 적혈구 내부 유체 점도까지 평가해 환자의 건강 상태를 더욱 정밀하게 반영할 수 있음을 입증했다.

양성 교수는 “혈액 속 수분 변화까지 반영해 혈액학적 지표를 분석할 수 있는 기술을 구현했다는 데 의미가 있다”며 “앞으로 실시간 혈액검사와 차세대 현장 진단 기기 개발에 기여할 것으로 기대한”고 말했다.

이 연구결과는 미국 화학회(ACS)의 국제 학술지 ‘분석화학’ 지난달 26일 온라인과 표지논문으로 게재됐다.(Analytical Chemistry) 지난달 26일 온라인 게재됐으며, 표지 논문(front cover)으로 선정됐다.

이예성(왼쪽부터) 석박사통합과정, 즈바노브 알렉산더 연구교수, 양성 교수. GIST 제공

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr