집에서도 편하게…체내 급성 염증·감염 진단 휴대용 칩 개발

KBSI·한양대 연구팀 "타액으로 급성반응물질 현장 분석 가능"

국내 연구진이 체내 염증 및 감염으로 인한 급성 반응물질(CRP)을 집에서 편하게 타액으로도 조기 진단할 수 있는 휴대용 칩을 개발했다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 한도경 박사가 한양대 생명나노공학과 성기훈 교수 연구팀과 함께 사람의 혈액 외에 타액과 같은 비침습적 방법으로도 CRP를 효과적으로 검출할 수 있는 고감도 신속 진단용 종이 슬립 칩을 개발했다고 14일 밝혔다.

CRP는 감염, 패혈증, 자가면역질환 등 염증성 질환 또는 심근경색, 악성종양, 외상, 수술 등 조직 손상이 발생하면, 수 시간 내에 혈류로 분비되는 대표적인 급성기 반응성 단백질이다.

CRP 검사 수치가 정상 범위(혈청 1-3μg/㎖, 타액 0.5-10ng/㎖)를 넘어 고위험에 해당하면 그만큼 중증 세균, 바이러스 감염, 뇌경색, 심장질환, 암 등의 발병 우려가 큰 것이어서, 신속한 진단을 통해 질병 여부를 확인한 후 추가적인 정밀 검사를 해야 한다.

기존 혈액 검체를 통한 CRP는 검사 과정에서 채혈 스트레스나 채혈 자체가 조심스러운 영유아, 노약자에게는 제한적일 수밖에 없다.

공동 연구팀은 기존 진단 키트와 작동방식은 유사하지만, 고감도 비침습 분석이 가능한 신속 진단 슬립 칩을 개발했다.

이 슬립 칩은 저비용의 종이 소재로, 종이 위에 친수성과 소수성 패턴을 디자인해 검체 시료와 검출 신호를 증폭해 주는 시약이 순차적으로 주입될 수 있도록 만든 분석 칩이다.

분석 민감도를 확보하기 위해 자연계 효소를 모사한 다공성 백금 나노 소재(pPtNZ)를 개발, 이의 촉매 특성을 활용한 효소기질 반응을 통해 검출 신호를 증강하는 방식을 택했다.

혈액에 비해 대단히 적은 양으로 존재하는 타액 속 CRP를 35분 이내 수십 pg/㎖ 수준까지 성공적으로 검출했다.

일반 의료기관에서 혈청 광학장비를 이용해 하는 표준검사법인 ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) 검사 수치와 비교해, ±5% 이내의 오차 범위를 갖고 있어 신뢰성이 뛰어난 장점이 있다고 연구팀은 설명했다.

검사 방식도 간단해 칩 위 검출부 발색 변화를 통해 현장에서 바로 CRP 분석 결과 확인이 가능하게 했다.

검출부 색이 변색하는 것을 스마트폰으로 촬영한 후 무료 소프트웨어를 통해 정확한 검사 수치를 알 수 있다.

한도경 박사는 "이번 연구는 혈액은 물론 타액에 존재하는 미량의 급성염증 반응물질을 분석할 수 있는 고감도 진단 플랫폼 기술로, 최대한 빨리 신체의 건강 상태나 중증도를 파악하는 데 유용하게 쓰일 것"이라며 "이 기술이 조기 상용화될 수 있도록 관련 기업들과 적극적으로 협력을 모색해 나갈 계획"이라고 말했다.

연구 결과는 분석화학 분야 최상위 학술지인 'Biosensors and Bioelectronics'지에 지난 달 10일 지면 게재됐다.

/연합뉴스