'체액 한 방울'로 다양한 질병 동시 진단

KIST·연세대 연구팀, 체액 색 변화로 질병 진단 바이오센서 기술 개발
"다양한 질병 동시 진단···환자 맞춤형 치료 활용"
초소유성 표면 구현과 액적 제어 기술.<사진=KIST 제공>초소유성 표면 구현과 액적 제어 기술.<사진=KIST 제공>

병원은 환자의 건강상태를 진단하기 위해 혈액을 다량으로 채취해야 한다. 하지만 이는 혈액 채취가 어려운 신생아(영유야)나 주사 거부감을 가진 환자에게는 불편함이 있다. 결과 확인에도 상당한 시간이 소요된다.


국내 연구팀이 체액 한 방울만으로 다양한 건강 상태를 빠르고 간단하게 진단할 수 있는 바이오센서 기술을 개발했다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 서정목 생체재료연구단 박사 연구팀과 이태윤 연세대 전기전자공학부 교수 연구팀이 공동으로 혈액을 비롯한 눈물, 땀, 소변 등의 체액을 물방울 형태로 이동시키거나 수십 마이크로미터 단위로 분배할 수 있는 바이오센서 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

공동 연구팀이 개발한 기술은 1cc 미만의 소량의 혈액이나 체액만으로 동시에 여러 가지 질병 유무나 환자의 건강 상태를 진단할 수 있다. 혈액이나 단백질이 묻지 않는 기능성 표면을 구현하고 한 방울의 체액으로 여러 가지 건강 상태를 진단하는 바이오센서 시스템을 개발했다.

연구팀은 휘어지거나 늘어날 수 있는 얇은 신축성 실리콘 소재 위에 기능성 접착제와 나노입자를 스프레이 코팅했다. 그결과 표면장력이 낮은 기름이나 단백질을 포함한 혈액, 바이오 샘플에도 젖지 않는 '초발수성'과 '발유성'을 동시에 지닌 코팅 표면을 형성했다.

이후 진공흡입장치를 이용해 표면 위에서 여러 가지 액체를 방울 형태로 이동시키거나 수십 나노미터로 분배시킬 수 있는 미세 액적 제어 시스템을 개발했다.

연구팀은 이러한 액적 제어 시스템의 미세 패턴에 각각 혈당, 요산, 젖당 농도에 따라 색이 변화하는 시료를 사전 처리해 소량의 혈액 한 방울만으로 체내의 혈당, 요산, 젖당의 농도를 정밀하게 검출하는 데 성공했다. 또 혈당 농도 측정을 통해 실제 당뇨병 여부를 진단했다.

서정목 박사는 "기존 혈액검사에서 필요한 혈액량의 100분의 1에 불과한 소량의 혈액만으로 환자의 건강 상태나 다양한 질병 유무를 검사하는 가능성을 확인했다"라며 "향후 혈액채취에 거부감이 있거나 채취가 어려운 사람들, 혹은 빈번한 혈액 검사가 필요한 환자들의 질병 관리에 큰 도움을 줄 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지인 'ACS NANO(IF : 13.942, JCR 분야 상위 3.27%)'에 지난 15일자 온라인판에 게재됐다.

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