장재성 UNIST 교수, 심근경색 진단 전기식 면역 센서 개발
UNIST(울산과학기술원·총장 정무영)는 장재성 기계 및 원자력공학부 교수 연구팀이 혈액 속 '트로포닌I'를 감지하는 전기식 면역 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.
트로포닌I는 혈관이 막혀 심장 근육이 괴사할 때 혈액 속에 흘러나오는 단백질이다. 이 센서에 혈액에서 분리한 혈청을 떨어뜨리면 1분 만에 트로포닌I를 감지해낸다.
그동안 심장마비를 진단하는 방식으로 항체와 압타머를 이용한 면역 센서에 표적 단백질을 넣고 반응을 살폈다. 하지만 이 방식은 30~60분이 소요돼 심장마비 초기의 신속하고 효과적인 치료에 부적절하다.
연구팀이 개발한 이 센서는 항원-항체 면역 반응을 이용해 트로포닌I를 검출한다. 센서 내부에 트로포닌I에만 반응하는 항체가 내장돼 있다.
항원 양에 따라 높아지는 전기저항을 측정한다. 전기적인 힘으로 트로포닌I를 한 곳에 모아 효과적으로 농도를 측정한 것으로 유전 영동 원리가 적용됐다.
또 1mL의 혈청에 트로포닌I가 100ng(나노그램, 10억 분의 1g)에서 1pg(피코그램, 1조 분의 1)로 줄어들자 전기저항도 일정하게 낮아졌다. 트로포닌I 농도에 비례해 일정한 수준으로 변함을 확인했다.
연구에 참여한 한창호 석·박사통합과정 연구원은 "피 한 방울에 들어있는 트로포닌I의 양은 극히 미미하다"며 "전기적인 힘으로 트로포닌I를 끌어당겨 채집 전극으로 모은 덕분에 검출에 필요한 시간을 줄일 수 있었다"고 설명했다.
장재성 교수는 "이 센서가 트로포닌I만 선택적으로 빠르게 채집하고, 농도에 따른 전기저항이 일정하게 반영하고 있었다"며 "심장마비 진단 센서로 활용할 때 신뢰도가 높다는 것을 보여준다"고 말했다.
그는 "심장마비는 1시간 안에 손쓰면 사망률을 절반으로 낮출 수 있다"며 "전기식 면역 센서를 이용하면 1분 안에 진단할 수 있어 심장마비로 인한 사망률을 낮출 수 있을 것"이라고 말했다.
연구결과는 생명공학 센서 분야의 저널 '바이오센서 및 바이오전자'(Biosensors and Bioelectronics) 8월호에 게재될 예정이다.
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