“신속 진단키트보다 7배 정확”…고감도 광열 나노소재 분석기술 개발

- 기초지원硏, 스마트폰 열화상으로 CRP 현장서 정량 분석

스마트폰을 이용한 현장 신속진단법 및 2차원 광열 나노소재를 활용한 고감도 열화상 분석기술.[한국기초과학지원연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 기존 신속 진단키트의 한계를 극복할 수 있는 고감도 광열(photothermal) 나노소재 기반 현장진단 분석기술을 개발했다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재연구본부 한도경 박사 연구팀이 한양대학교 생명나노공학과 성기훈 교수 연구팀과 공동연구를 통해 이차원 나노시트(MoSe2)를 광열 검출소재로 적용한 현장형 신속 진단 분석방법을 개발했다고 23일 밝혔다. 개발된 기술은 체내 급성 반응 물질인 C-반응성 단백질(CRP)을 스마트폰 영상을 통한 열화상 분석으로 현장에서 바로 검사하고 결과를 확인할 수 있어, 간편하면서도 진단의 정확성을 높였다.

이번 연구의 핵심은 2차원 나노소재인 몰리브덴 디셀레나이드(Molybdenum diselenide, MoSe₂)를 진단 신호를 내는 광열 검출소재로 활용한 것이다. 연구팀은 천연 계면활성제인 감초산(glycyrrhizic acid, GA)을 이용해 MoSe₂를 수용액에서 친환경적으로 안정적으로 박리해, ‘GA–MoSe₂ 나노시트’를 합성했다. 그리고 이를 신속 진단키트에 적용했다.

연구팀은 GA–MoSe2 나노시트가 근적외선(808 nm) 조사 시 매우 우수한 광열 변환 효율(64.6%)과 장기 안정성을 보인다는 점에 주목했다. 특히 기존 신속 키트에 사용되던 금 나노입자 대신에 이 나노시트를 진단 검출소재로 활용함으로써, 육안으로 기존 색 변화에 의존해 한 줄/두 줄로 확인하던 기존 진단키트의 한계를 넘어 정량적이고 민감한 온도 기반 신호 검출이 가능함을 입증했다.

한도경(왼쪽) 한국기초과학지원연구원 박사와 성기훈 한양대학교 교수.[한국기초과학지원연구원 제공]

개발된 광열 분석 신속 진단키트는 염증성 질환의 대표적 바이오마커인 CRP를 대상으로 성능을 검증했으며, 검출한계(LOD) 0.93 ng/mL로 기존 금 나노입자 기반 색 변화 신속 진단키트 대비 약 7배 향상된 민감도를 달성했다. 또한 실제 인체 혈청 시료에서도 90~105%의 우수한 정확도을 보여 임상 적용 가능성을 확인했다.

한도경 박사는 “이번 기술이 별도의 복잡한 장비 없이도 스마트폰과 휴대용 열화상 카메라만으로 정밀 진단이 가능하다는 점에서, 감염성 질환 및 염증 질환의 현장진단에 큰 파급효과를 가질 것”이라며 “향후에는 다중 표적을 동시에 분석하는 멀티플렉스 진단과 모바일 헬스케어 플랫폼으로의 확장도 가능할 것으로 전망된다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘Journal of Nanobiotechnology’에 1월 16일 온라인판으로 게재됐다.