혈액에서 분리해낸 혈청은 많은 생체정보를 갖고있어 다양한 질병을 진단하는데 사용한다. 하지만 염농도가 높고 약 2만 종류의 단백질들이 고농도로 함유돼있어 혈청의 전처리와 후처리를 거쳐야했다.

KIST 연구진은 문제점 극복을 위해 혈액에서 분리한 혈청에서 전후처리 없이 질병인자를 검출해 질병을 진단할 수 있는 단백질 차단막을 개발, 전자기기 기반 바이오센서에 적용했다.

먼저 연구팀은 차단막을 형성하는 단백질 원료가 가진 정전기적 속성을 활용해 차단막의 표면 전하를 중성으로 조절했다. 이 과정은 혈청 질병 진단의 정확성을 떨어뜨리는 요인들을 해결하는데 도움이 됐다. 예를 들어 정전기적 특성에 의한 혈정 단백질들의 비특이적 결함과 전하의 불필요한 축적을 방지했다.

연구팀은 개발한 단백질 차단막을 바이오센서에 적용해 전립선암 질병인자를 혈청에서 직접 검출하는데 성공했다. 기존 전후처리를 통해 얻은 측정결과와 동일한 검출능력을 갖는 것도 확인했다. 

정영도 박사는"기존의 전자기기 기반의 바이오센서가 혈액에서 혈청을 분리하는 휴대용 기기와의 결합 등을 통해 현장 진단 또는 자가진단 센서로 발전할 것으로 기대한다"며 "단백질 차단막을 도입하면 향후, 스스로 정밀한 질병 진단이 가능한 스마트 헬스케어 기기가 개발되는데 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이관희 박사는 "이번 연구 성과는 국내 연구진이 개발한 전자공학, 재료공학과 화학 분야의 융합 원천 기술"이라며 "향후 의료기관과의 공동연구를 통해 상용화 기술로의 전환을 기획하고 있다"고 말했다.

연구결과는 'Biosensors and Bioelectronics' 최신호에 게재됐다.