채혈 없이 질병진단 `피부 침습형 바이오 센서`

최헌진 연세대 교수 연구팀
실리콘 3차원 소자 구현해

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채혈 없이 질병진단 `피부 침습형 바이오 센서`
최헌진 교수 연구팀이 개발한 ‘3차원 피부 침습형 센서’의 혈액 내 질병 원인물질 감지 개념도로, 체외에서 진피에 있는 혈관까지 센서가 들어가 혈액 내 존재하는 다양한 질병 원인물질을 찾아낼 수 있다.

연구재단 제공

국내 연구진이 피를 뽑지 않고 혈액 속 질병 원인물질을 진단할 수 있는 바이오 센서를 개발했다. 혈액 채취나 복잡한 과정을 거치지 않고 즉석에서 실시간 혈액 모니터링을 통해 다양한 질병원인을 찾아낼 수 있어 차세대 진단기술로 널리 쓰일 전망이다.

최헌진 연세대 교수 연구팀은 혈액 내 존재하는 질병마커(질병 원인물질)를 혈액 채취나 전처리 과정 없이 실시간 감지하는 새로운 개념의 '피부 부착형 모니터링 센서 시스템'을 개발했다고 18일 밝혔다.

현재 질병 진단에 쓰이는 바이오센서는 대부분 트랜지스터 타입의 필름형 센서로, 체외에 부착해 땀이나 눈물, 소변 등을 분석해 체내 정보를 감지한다. 하지만, 대부분의 질병 원인물질은 체외로 배출되지 않고, 혈액 속에 머물러 있어 다양한 질병을 예측하는 데 한계가 있다. 또 복잡한 시료 전처리와 고가의 대형 장치를 이용해야 하기 때문에 실시간으로 진단하기 어렵다.

연구팀은 피부 속 진피층에 있는 혈관까지 들어가 혈액을 감지해 내는 생체친화형 실리콘 3차원 소자를 반도체 공정(CMOS 공정)으로 만들었다. 이 소자 안에는 질병을 일으키는 단백질이나 중금속 이온을 선택적적으로 감지하고, 생체 적합성을 검증받은 체인 형태의 인공항체를 적용해 혈액에서 다양한 형태의 질병마커를 실시간 감지할 수 있다. 나아가 혈액 내 존재하는 모든 물질을 포함하는 임피던스 회로로 소자 시스템을 구성해 기존 센서에서 구현하지 못한 혈액 내 실시간 감지와 다양한 분야에 적용할 수 있도록 플랫폼을 제시했다. 최헌진 교수는 "기존 바이오센서와 달리 피부 침습이 가능한 3차원 구조의 소자와 혈액에서 질병마커를 선택적으로 감지하는 인공항체, 질병마커 감지 신호를 효율적으로 전달하는 회로시스템 등의 세 가지 원천기술을 통해 개발하게 됐다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '나노 레터스(지난 12일자)'에 실렸으며, 과기부와 연구재단, 연세대의 지원으로 연구가 수행됐다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr

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