최헌진 교수(연세대학교) 연구팀이 혈액 속에 존재하는 ‘질병마커(질병 원인 물질)’을 실시간으로 감지하는 시스템을 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

질병 진단을 위해 바이오센서를 피부에 부착해 땀이나 눈물, 소변을 분석하는 방법이 활용된다. 그러나 대부분 질병 원인 물질은 체외로 배출되지 않고 혈액 속에 머무르므로 이 방법으로 감지하기 어렵다. 혈액을 채취해 분석하는 방법도 있지만, 복잡한 시료 전처리와 값비싼 대형 장치로 인해 실시간·조기 진단하기에 한계가 있다.

연구팀은 피부 속으로 침습해 혈액 내 질병 원인 물질을 진단하는 바이오센서를 개발했다. 혈액 채취 및 전처리 과정이 필요하지 않고 실시간으로 감지할 수 있다. 살아있는 동물의 순환되는 혈액에서 극히 낮은 농도의 콜레라 독소, 중금속 이온 등을 감지해 냈다.

이 센서를 피부에 붙이면 미세 전극이 모세혈관이 있는 진피층까지 도달한다. 센서 내 다양한 항체들이 질병을 일으키는 단백질이나 중금속 이온을 효율적으로 선별한다. 센서의 생체 적합성도 검증됐다.

이번 연구 결과를 통해 2차원 필름 형태의 바이오센서로 형성된 기존 시장에 새로운 형태의 3차원 바이오센서를 기반으로 한 실시간 혈액 모니터링 기술을 제안하면서 경제적, 사회적 파급효과를 불러올 것으로 예상된다.

특히 혈액 채취나 복잡한 전처리, 값비싼 대형 장비 없이 즉석에서 간단히 피부 침습을 통해 다양한 질병 원인을 감지할 수 있는 방법을 제시해 질병 및 보건 분야의 새로운 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대된다.

최헌진 교수는 “기존 바이오센서로 적용하기 어려웠던 ‘혈액 직접 감지’에 응용한 새로운 시스템을 개발한 것”이라며 “우리 몸에서 암, 알츠하이머, 콜레라, 중금속 중독 등 다양한 질병을 환자 스스로 실시간 진단하는 센서로 발전되길 기대한다”고 말했다.

한편 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노소재기술개발사업과 연세대학교의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 3월 12일에 게재됐다.