이수현 KIST 박사팀에서 개발한 센서를 이용해 타액 내의 극미량의 콜레스테롤을 전기화학적 임피던스 방식으로 검출하는 모습. (KIST 제공)

국내 연구진이 혈액이 아닌 타액(침)으로 '콜레스테롤'을 검사할 수 있는 진단센서를 개발했다. 연구진은 기존 센서보다 민감도를 100배 높인 이 센서를 2년 내 시제품으로 제작할 계획이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이수현 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템 연구단 박사팀이 고지혈증과 같은 지질대사 이상 질환자들의 타액에 들어있는 극미량의 콜레스테롤을 분석할 수 있는 고감도 센서를 개발했다고 17일 밝혔다.기존 혈액을 통한 콜레스테롤 측정 기술은 통증이나 일부 감염 위험이 있었다. 이에 연구진은 혈액 내 콜레스테롤 농도와 깊은 상관관계를 같는 타액에 집중해 측정 기술을 개발하고자 했다. 다만 타액 내 콜레스테롤 농도는 혈액보다 적게는 100분의 1, 많게는 1000분의 1 정도 수준이라 센서의 민감도를 높이는 게 중요한 과제였다.

연구팀은 콜레스테롤 산화효소를 고정화할 수 있는 '나이트로셀룰로스 페이퍼'와 '백금 나노 구조 센서'를 각각 제작해 결합했다. 이렇게 만들어진 센서는 나노그램 퍼 밀리리터(ng/ml·1밀리리터 용액 속 나노그램) 수준의 콜레스테롤을 측정할 수 있다. 나노그램은 10억분의 1그램이다. 센서의 측정법은 주파수가 다른 미소한 교류 신호를 부여해 임피던스(전류가 흐르기 어려운 정도)를 계측하는 방법인 '전기화학적 임피던스 측정법'을 이용한다.

이 센서의 검출능력은 100 ng/ml다. 기존 빛이 흡수하는 정도로 농도를 측정하는 흡광법과 비교해 민감도가 약 100배 높다. 시중의 휴대용 혈중 콜레스테롤 기반 검출기는 100 마이크로그램 퍼 밀리리터(μg/ml) 수준이다. 1 마이크로그램은 100만분의 1그램이다.이수현 KIST 박사는 "이번 기술은 타액과 땀이나 소변 등 체액 기반의 호르몬·포도당 검출 등에 응용될 수 있을 것"이라며 "혈액 기반 진단 센서보다 편의성과 기술적 진보성에 높은 평가를 받을 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 센서 분야 국제학술지인 '센서와 액추에이터 B'(Sensors and Actuators B: Chemical) 최신호에 실렸다.

(좌) 백금 나노구조를 갖는 고성능 센서, (우) 백금 구조의 고성능센서를 삽입하고 나이트셀룰로스 페이퍼가 결합된 센서.(KIST 제공)

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