기존 신속진단키트 성능 대비 7배 더 민감한 현장진단 분석기술 개발

KBSI 연구진, "스마트폰과 휴대용 열화상 카메라만으로 정밀 진단가능"

기존 신속진단키트의 한계를 뛰어 넘는 고감도 광열 나노소재 기반 현장진단 분석기술이 개발됐다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 한도경 소재연구본부 책임연구원 연구팀이 성기훈 한양대학교 생명나노공학과 교수 연구팀과 공동으로 광열 검출소재를 이차원 나노시트에 적용한 현장형 신속 진단 분석방법을 개발했다고 23일 밝혔다.

스마트폰을 이용한 현장 신속진단법 및 2차원 광열 나노소재를 활용한 고감도 열화상 분석기술 개념도.(그림=한국기초과학지원연구원)

이 기술은 체내 급성 반응 단백질(CRP)을 스마트폰 영상을 이용한 열화상 분석법으로 현장에서 바로 검사하고 결과를 확인할 수 있다. 간편하면서도 진단 정확도를 높였다는 것이 연구진 설명이다.

연구 핵심은 2차원 나노소재인 몰리브덴 디셀레나이드(MoSe₂)를 진단 신호를 내는 광열 검출소재로 활용한 점이다.

연구팀은 천연 계면활성제인 감초산(GA)을 이용해 MoSe₂를 수용액에서 안정적으로 박리한뒤 ‘GA–MoSe₂ 나노시트’를 합성하고, 이를 신속 진단키트(LFA)에 적용했다.

연구팀에 따르면 'GA–MoSe2 나노시트'는 근적외선(808nm) 조사 시 매우 우수한 광열 변환 효율(64.6%)과 장기 안정성을 나타내는 점에 주목했다. 기존 신속 키트에 사용되던 금 나노입자 대신 이 나노시트를 진단 검출소재로 활용, 정량적이고 민감한 온도 기반 신호 검츨이 가능하다는 것을 확인했다.

기존에는 임신진단키트 처럼 주로 눈으로 줄 수를 읽어 판독했다.

연구팀은 염증성 질환의 대표적인 바이오마커인 CRP를 대상으로 성능을 검증했다. 검출한계(LOD)가 0.93 ng/mL로 기존 금 나노입자 기반 색 변화 신속 진단키트 대비 약 7배 향상된 민감도를 달성했다.

또한 실제 인체 혈청 시료에서도 90~105%의 우수한 정확도를 보여 임상 적용 가능성을 확인했다.

한도경 책임연구원은 “이번 기술이 별도 장비 없이도 스마트폰과 휴대용 열화상 카메라만으로 정밀 진단이 가능하다는 점에서, 감염성 질환 및 염증 질환의 현장진단(POCT)에 큰 파급효과를 가질 것” 라고 말했다.

한 책임은 "향후 다중 표적을 동시에 분석하는 멀티플렉스 진단과 모바일 헬스케어 플랫폼으로의 확장도 가능할 것"으로 전망했다.

연구성과는 바이오테크놀로지 분야 국제 학술지 '저널오브 나노바이오테크놀로지'에 온라인으로 게재됐다.