IBS 연구진, 피·소변 등으로 암 진단 가능한 바이오센서 개발

이민우 기자
입력 2022.05.18 10:02
기초과학연구원(이하 IBS) 첨단연성물질 연구단이 피 한 방울로 암 진단이 가능한 바이오센서를 개발했다. 혈액과 소변 등 생체시료를 전처리 없어 현장진단기기로 직접 분석할 수 있어 암과 감염병 등 다양한 질병의 조기 발견이 가능해진다,

IBS는 18일 조유경 첨단연성물질 연구단 그룹 리더 연구진이 혈액·소변을 통해 암 등 질병을 현장에서 바로 진단할 수 있는 다공성 금 나노전극 기반 바이오센서를 개발했다고 밝혔다.

연구진이 설명한 나노구조와 나노다공성 금 표면을 생성하는 매커니즘 / IBS
연구진은 이번에 개발한 바이오센서를 이용해 이미 전립선암 진단에 성공했다. 해당 기술은 앞으로 병원체와 기타 질병진단 분야에서 활용 가능할 것으로 기대된다.

소변·혈액 생체시료에는 건강 상태를 알려주는 바이오마커가 포함돼있다. 생체시료와 바이오마커를 분석하면 질병 여부를 알 수 있는데, 진단의 정확성을 높이기 위해선 질병과 관련 있는 바이오마커를 분리·정제해야 한다.

하지만 현재는 대형의료시설이나 실험실 등에서만 샘플 분석이 가능하다. 시간과 비용이 많이 소요되기에, 코로나19 같은 전염병 대유행 시기에는 동시에 수많은 샘플을 분석하는 과정에서 의료 시스템이 포화 상태에 이를 수 있다.

현장진단기기도 존재하지만 간단하고 빠른 진단과 비용측면의 효율성에 비해, 암이나 감염성 질환을 진단하기에는 정확도 면에서 기술적인 어려움이 존재했다. 특히 암이나 감영성 질환 관련 바이오마커는 혈액 등 생체시료에 매우 소량만 존재한다. 극도로 민감한 탐지기술이 필수인데, 민감도를 높이기 위해서 전극 표면적을 늘려도 오염도가 함께 증가하는 문제가 있었다.

조윤경 첨단여성물질 연구단 그룹리더 / IBS
이에 연구진은 민감도와 정확도를 높인 바이오센서 제작을 위해 다공성 금 나노 전극을 개발했다. 세포에서 분비되는 세포 간 신호 전달 물질인 ‘엑소좀’ 같은 바이오마커를 분리하고 정제하는 복잡한 과정 없이, 생체시료로 현장에서 전립선 암 진단이 가능함을 확인했다.

개발된 다공성 금 나노전극은 미셀이 있는 염화나트륨 용액에 평평한 금 표면을 넣고 반복적으로 전기를 가해 만들엇다. 미셸은 민들레씨 같은 구형태로 머리는 물과 친하고 꼬리는 기름과 친한 막대 모양의 계면활성제가 모인 집합체다.

연구진은 평평한 금전극 표면에 금을 에칭(부식)하고 재흡착하는 과정을 통해 나노구조를 성장시켰다. 이 과정에서 미셀은 부식돼 떨어지는 급입자가 용액 속으로 확산되는 것을 막고 다시 표면에 재흡착되도록 하는 역할을 한다.

센서의 민감도는 부식과 재흡착을 통해 표면적이 넓어지는 과정을 통해 함께 높아진다. 샘플의 오염또한 나노미터 크기 구멍을 형성해 방지했다

조은경 그룹리더는 "이번 기술은 현장진단기기의 미래 기술 개발에 핵심 발판을 제공할 것이다"며 "앞으로 다공성 금나노 구조의 잠재력을 활용해 혈액·타액 샘플을 분석하는 진답 칩 개발 등으로 연구를 확대할 예정이다.

이민우 기자 minoo@chosunbiz.com


T조선 뉴스레터 를 받아보세요! - 구독신청하기
매일 IT조선 뉴스를 받아보세요 닫기