패혈증 · 조류독감 현장에서 검출…초고감도 바이오센서 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 패혈증이나 조류독감을 현장에서 빠르게 검출할 수 있는 바이오센서 칩이 개발됐다.

16일 재료연구소(소장 이정환)는 표면기술연구본부 박성규 박사 연구팀이 미국 하버드 의과대학 메사추세츠 종합병원(MGH), 영국 임페리얼 공대, 독일 뮌헨 공대 등과 공동으로 패혈증이나 조류독감을 현장에서 2시간 이내에 초고감도로 검출할 수 있는 3차원 바이오센서 칩을 개발하는데 성공했다고 발표했다.

이번에 개발된 고감도 바이오센서 칩은 3차원 고밀도 금속 나노 구조체의 플라즈몬 공명 현상을 이용한 것으로, 10억분의1개(ppb, parts per billion)이하 극미량의 단백질 바이오마커를 검출할 수 있다.

재료연구소 박성규 박사팀은 세계 최초로 금속 나노입자를 진공에서 직접 합성할 수 있는 원천기술을 개발해 고분자 나노구조 상에서 귀금속 나노입자를 구형으로 형성하는 데 성공했다.

MGH 임형순 교수 연구팀은 혈액에서 패혈증 관련 단백질 바이오마커를 형광이미지로 분석할 수 있는 형광 기반 면역분석법을 개발했으며, 독일 및 영국 연구팀은 3차원 금속 나노구조의 광학 전산모사를 통해 플라즈몬 공명 현상을 이론적으로 해석했다.

연구책임자인 박성규 박사는 “패혈증은 전 세계적으로 매년 3천만 명 이상이 발병하고, 치사율이 20%인 매우 위험한 질병”이라며 “2시간 이내에 패혈증을 확진할 수 있는 초고감도 쾌속 진단기기의 개발이 치사율을 낮추는 대 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

MGH 임형순 교수는 “바이오센서의 상용화를 위해서는 고감도 바이오센서 칩을 대면적으로 제조할 수 있는 공정의 확립과 재현성 확보가 관건”이라며 “재료연구소의 3차원 바이오센서 칩은 두 가지를 모두 만족시키기 때문에 향후 패혈증 임상 샘플을 통한 실증연구에 집중할 수 있게 됐다”고 말했다.

체외진단 센서 시장은 세계적으로 약 100조원 규모로 추산된다. 오염 현장에서 빠르고 정확하게 병원균이나 유해 물질을 검출하는 기술은 민수용은 물론 군사용으로도 전세계적인 개발 경쟁이 치열하다. 현재는 미국과 독일 등 다국적 바이오기업이 거의 독점적 우위를 차지하고 있다.

재료연구소는 이번에 개발한 3차원 바이오센서 칩 제조기술에 대해 한국,미국,중국에 특허를 출원했다. 현재 MGH와 공동으로 10여종의 패혈증 바이오마커에 대해 초고감도 다중분석기술을 통해 진단 정확도를 향상시키는 연구를 진행하는 한편 국내 광학기기 제조업체와 휴대형 질병진단기기도 개발 중에 있다고 밝혔다.

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