경북대연구팀, 혈액·눈물로 질병 판단하는 바이오센서 개발

경북대 고분자공학과 박수영 교수<사진>와 석사졸업생 노경규씨가 복잡한 분석과정 없이 여러 가지 건강상태를 사람의 눈이나 간단한 현미경으로 진단할 수 있는 새로운 바이오센서 플랫폼을 개발했다.

박 교수팀이 개발한 바이오센서는 한두 방울 정도의 혈액, 땀, 눈물 등 아주 적은 양으로 전처리 등을 하지 않고 사람의 눈으로 색 변화를 통해 질병 여부를 알아낼 수 있다. 기존 바이오센서는 진단을 위해 고가의 분석기기, 많은 시료, 복합한 시료의 전처리 등이 필요하다.

박 교수팀은 진단을 위한 색 발현 방법으로 염료 사용이 아닌, 고분자구조를 제어해 색을 발현하는 광결정 형태의 구조색을 이용했다. 구조색은 염료에 비해 안정적이고 신체에 무해하다.

박 교수팀은 자연의 구조색 변화를 꼬임이 있는 액정(콜레스테릭 액정) 구조로 재현했다. 바이오센서 내에서 이러한 바이오마커가 일정량보다 많을 경우 특정 효소에 반응해 꼬임의 주기가 변화하도록 설계, 반사되는 색 변화를 유도했다. 따라서 검출을 위한 검출도구와 배터리가 필요 없다.

또 특정 물질을 검출하는 다양한 수용체(예를 들어 혈당인 경우 혈당만 검출하는 효소, 콜레스테롤인 경우 콜레스테롤을 검출할 수 있는 효소)를 자유로이 도입할 수 있는 플랫폼 형태로, 다양한 바이오센서 개발에 응용이 가능하다.

박수영 교수는 “이번 연구는 혈액에 있는 요소를 검출하는 바이오센서에 적용했으며, 콜레스테롤, 혈당, 젖산 등의 검출도 가능하다. 한 시료로 여러 질병을 동시에 진단할 수 있는 다중 센서에도 쉽게 적용할 수 있다. 또 유연 기판 위에 어레이 형태로 제조도 가능해 피부에 부착할 수 있는 패치형, 문신형 등의 바이오센서에도 응용할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 바이오 센싱이 가능한 인공 피부 등에 응용할 수 있도록 연구력을 집중하고 있다”고 말했다.

이번 연구 결과는 재료 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 3월 온라인판에 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단 중견연구의 연구비 지원으로 이뤄졌다.

박종문기자 kpjm@yeongnam.com

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