[과학을 읽다]1분안에 '심장마비' 진단한다

UNIST 연구팀, 진단센서 개발

▲전기식 면역 센서의 구조도와 주사전자현미경.[사진=UNIST]

[아시아경제 정종오 기자] 혈청 한 방울로 1분 만에 '심장마비'를 진단할 수 있는 센서가 개발됐습니다. 심근경색 진단 전기식 면역 센서로 1분 만에 심근경색을 진단할 수 있습니다. 심장마비로 알려진 심근경색은 1시간 안에 손쓰면 사망률을 절반으로 낮출 수 있습니다. 새로운 센서의 등장으로 심근경색의 진단과 치료가 한층 발전될 것으로 보입니다.

UNIST(총장 정무영) 기계 및 원자력공학부의 장재성 교수팀은 혈액 속 '트로포닌 I'를 감지하는 전기식 면역 센서를 내놓았습니다. 이 센서에 혈액에서 분리한 혈청을 떨어뜨리면 1분 만에 트로포닌 I를 감지해냅니다. 트로포닌 I는 혈관이 막혀 심장 근육이 죽을 때 혈액 속에 흘러나오는 단백질입니다.

이 센서는 면역 반응(항원·항체 반응)을 이용해 트로포닌 I를 검출합니다. 센서 내부에 트로포닌 I(항원)에만 반응하는 물질(항체)이 내장돼 있습니다. 항원의 양에 따라 높아지는 전기저항을 측정합니다. 트로포닌 I를 더 빠르고 정확하게 검출하는 데는 유전 영동(dielectrophoresis, DEP) 원리가 적용됐습니다. 전기적 힘으로 트로포닌 I를 한 곳에 모아 효과적으로 농도를 측정합니다.

개발된 센서의 성능을 시험하는 데는 500배 희석한 인체 혈청과 완충액으로 쓰는 TBE 용액이 쓰였습니다. 두 용액에 트로포닌 I와 다른 단백질을 섞어 전기저항을 측정하자 트로포닌 I에만 높게 반응하는 결과값이 나타났습니다. 또 1㎖의 혈청에 트로포닌 I가 100ng(나노그램, 10억 분의 1g)에서 1pg(피코그램, 1조 분의 1)으로 줄어들자 전기저항도 일정하게 낮아졌습니다. 이 값은 트로포닌 I 농도에 비례해 일정한 수준으로 변했습니다.

장재성 교수는 "새로 개발한 센서는 기존 센서들과 다른 방식으로 만들어졌다"며 "새로운 설계 덕분에 1분 안에 진단이 가능해 심장마비로 인한 사망률을 낮추는 데 도움을 줄 것"이라고 말했습니다. 장 교수는 "인체 혈청 기준으로 1분 정도의 짧은 시간을 가지며 측정 방법도 간단하다는 것도 장점"이라며 "현재 국내 특허 등록도 완료됐고 상용화를 위한 후속 연구를 진행할 것"이라고 덧붙였습니다. 이번 연구는 생명공학 센서 분야의 저널인 'Biosensors and Bioelectronics' 8월호(논문명: Rapid Electrical Immunoassay of the Cardiac Biomarker Troponin I through Dielectrophoretic Concentration using Imbedded Electrodes)에 실렸습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr