빛을 열로 바꿔 진단···고감도 광열 나노소재 기반 신속검사 기술 개발

기초과학지원연·한양대, 현장형 신속 진단 분석방법 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 기존 신속 진단키트의 한계를 극복할 수 있는 고감도 광열(photothermal) 나노소재 기반 현장진단 분석기술을 개발했다. 스마트폰 열화상 분석법으로 몸속 염증·감염 지표인 C-반응성 단백질(C-reactive protein, CRP)을 현장에서 빠르고 정확하게 정량 측정할 수 있는 것이 특징이다.

공동 연구자 사진. 한도경 한국기초과학지원연구원 책임연구원(왼쪽)과 성기훈 한양대 생물나노공학과 교수(오른쪽).(사진=한국기초과학지원연구원)

한국기초과학지원연구원은 한도경 소재연구본부 박사 연구팀이 성기훈 한양대 생명나노공학과 교수 연구팀과 공동연구를 통해 이차원 나노시트를 광열 검출소재로 적용한 현장형 신속 진단 분석방법을 개발했다고 23일 밝혔다.

이번 연구의 핵심은 2차원 나노소재인 몰리브덴 디셀레나이드를 진단 신호를 내는 광열 검출소재로 활용한 것이다. 연구팀은 천연 계면활성제인 감초산을 이용해 이차원 나노시트를 수용액에서 친환경적으로 벗겨내 ‘GA–MoSe₂ 나노시트’를 합성했다. 이후 신속 진단키트에 적용했다.

연구팀은 이번 나노시트가 근적외선 조사 시 우수한 광열 변환 효율(64.6%)과 장기적인 안정성을 보인다는 점에 주목했다. 기존 신속 키트에 쓰던 금 나노입자 대신 이 시트를 진단 검출소재로 활용해 육안으로 기존 색 변화에 의존해 한 줄·두 줄로 확인하던 기존 진단키트의 한계를 넘어 정량적이고 민감한 온도 기반 신호 검출이 가능함을 입증했다.

CRP 분석 신속 진단 검사방법 및 고감도 검출 원리.(자료=한국기초과학지원연구원)

연구팀은 염증성 질환의 대표적 바이오마커인 C-반응성 단백질(CRP)을 대상으로 성능도 검증했다. 그 결과, 기존 금 나노입자 기반 색 변화 신속 진단키트 대비 약 7배 향상된 민감도를 달성했다. 실제 인체 혈청 시료에서도 90~105%의 정확도을 보였다.

한도경 기초과학지원연 박사는 “별도의 복잡한 장비 없이도 스마트폰과 휴대용 열화상 카메라만으로 정밀 진단이 가능하다는 점에서 감염성 질환과 염증 질환의 현장진단에서 파급효과를 가질 것”이라며 “향후에는 다중 표적을 동시에 분석하는 멀티플렉스 진단과 모바일 헬스케어 플랫폼으로 확장도 가능할 것으로 전망한다”고 밝혔다.

연구 결과는 바이오테크놀로지 분야 국제 학술지 ‘Journal of Nanobiotechnology’에 지난달 16일 온라인판으로 게재됐다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)