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韓美연구팀, 패혈증 2시간 내 검출하는 진단칩 개발

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韓美연구팀, 패혈증 2시간 내 검출하는 진단칩 개발

2019.09.16 15:15
박성규 재료연구소 표면기술연구본부 나노표면연구실 책임연구원과 임형순 미국 하버드의대 연구팀이 패혈증이나 조류독감을 약 2시간 이내에 검출할 수 있는 3차원 바이오센서 칩을 개발했다. 재료연구소 제공
박성규 재료연구소 표면기술연구본부 나노표면연구실 책임연구원과 임형순 미국 하버드의대 연구팀이 패혈증이나 조류독감을 약 2시간 이내에 검출할 수 있는 3차원 바이오센서 칩을 개발했다. 재료연구소 제공

한국과 미국의 과학자들이 포함된 국제 연구진이 패혈증과 조류독감과 같은 동물매개 전염병을 2시간 내에 검출할 수 있는 방법을 개발했다.


박성규 재료연구소 표면기술연구본부 나노표면연구실 책임연구원과 임형순 미국 하버드의대 교수 연구팀은 패혈증이나 조류독감을 약 2시간 이내에 검출할 수 있는 3차원 바이오센서 칩을 개발했다고 16일 밝혔다. 이 연구에는 영국 임페리얼칼리지와 독일 뮌헨공대 연구팀도 함께 연구에 참여했다.

 

패혈증은 미생물에 감염돼 발열, 빠른 맥박, 호흡수 증가, 백혈구 수 증가 또는 감소 등 전신에 걸친 염증 반응이 나타내는 상태다.  적절한 치료를 하지 않는 경우 사망에 이를 수 있으며, 신체 장기 기능의 장애나 쇼크 등이 동반되는 경우 치사율이 높아진다.


연구팀은 우선 패혈증과 조류독감을 진단하는 바이오 센서의 감도를 높이기 위해 금속 나노입자를 진공에서 직접 합성 가능한 기술을 개발했다. 연구팀은 고분자 나노소재와 금속 표면에너지 차이를 극대화시켜 고분자 나노구조 상에서 귀금속 나노입자를 구형으로 형성시켰다. 이를 통해 3차원 고밀도 금속 나노 구조체의 플라즈몬 공명 현상을 유도했다. 플라즈몬 공명은 금속 내 자유전자가 표면에서 집단적으로 진동하는 현상을 뜻한다. 


연구팀은 합성한 3차원 고밀도 금속 나노구조체가 ppb (1ppb=0.001ppm∙10억분율) 이하 극미량의 단백질 바이오마커 검출하는 것을 확인했다. 그런 다음 연구팀은 형광 기반 면역분석법을 개발했다. 이 분석법은 혈액에서 패혈증 관련 단백질 바이오마커만을 선택적으로 결합해 형광 이미지를 구현한다. 


박 연구원은 “패혈증은 전 세계적으로 매년 3000만명 이상 발병하고 발병 후 일주일 이내 치사율이 20%인 매우 위험한 질병”이라며 “2시간 이내에 패혈증을 확진할 수 있는 진단기기의 개발이 치사율을 낮출 수 있을 것”이라고 밝혔다. 


임 교수는 “바이오 센서의 상용화를 위해 고감도 바이오 센서 칩의 대면적 제조공정의 확립과 재현성 확보가 관건”이라며 “재료연구소의 3차원 바이오센서 칩은 두 가지를 모두 만족시키며 향후 패혈증 임상 샘플을 통한 실증연구에 집중할 계획”이라고 말했다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 지난달 29일자에 발표됐다.
 

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