국내 연구진이 체액 한 방울만으로 여러 가지 건강 상태를 빠르고 간단하게 진단할 수 있는 새로운 바이오센서 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 서정목 박사팀과 연세대 전기전자공학부 이태윤 교수팀은 공동연구를 통해 혈액이나 단백질이 묻지 않는 기능성 표면을 구현하고 그 위에서 혈액을 비롯한 눈물, 땀, 소변 등의 체액을 물방울 형태로 이동시키거나 수십 마이크로리터(μL, 백만분의 일 리터) 단위로 분배할 수 있는 바이오센서 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

연구진이 개발한 기술은 1 cc 미만의 혈액이나 체액만으로 동시에 여러 가지 질병 유무나 환자의 건강 상태를 진단할 수 있다.

연구진은 휘어지거나 늘어날 수 있는 얇은 신축성 실리콘 소재 위에 기능성 접착제 및 나노입자를 스프레이 코팅했다. 이로 인해 표면장력이 낮은 기름이나 단백질을 포함한 혈액, 바이오 샘플에도 젖지 않는 초발수성 및 발유성(superamphiphobic)을 동시에 지닌 코팅 표면이 형성됐다.

이어 진공흡입장치를 이용해 코팅 표면 위에서 여러 가지 액체를 방울 형태로 이동시키거나 수십 나노리터로 분배시킬 수 있는 미세 액적 제어 시스템(droplet manipulation system)을 개발했다.

연구진은 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. 또한 혈당 농도 측정으로 실제 당뇨병 여부도 진단할 수 있었다.

KIST 서정목 박사는 “이번 연구를 통해 기존 혈액검사 시 필요한 혈액량의 100분의 1에 불과한 소량의 혈액만으로 환자의 건강 상태나 다양한 질병 유무를 검사할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다”며 “향후 혈액채취에 거부감이 있거나 채취가 어려운 사람들, 혹은 빈번한 혈액 검사가 필요한 환자들의 질병 관리에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 나노소재기술개발사업으로 수행됐으며 연구결과는 나노과학 분야 최상위 국제학술지인 ‘ACS NANO’(IF : 13.942, JCR 분야 상위 3.27%) 온라인에 지난 15일 게재됐다(‘A Single-Droplet Multiplex Bioassay on a Robust and Stretchable Extreme Wetting Substrate through Vacuum-Based Droplet Manipulation’).