경북대 고분자공학과 박수영 교수와 석사졸업생 노경규 씨가 복잡한 분석과정 없이 여러 가지 건강상태를 사람의 눈이나 간단한 현미경으로 진단할 수 있는 새로운 바이오센서 플랫폼을 개발했다.

기존 바이오센서는 진단을 위해 고가의 분석기기, 많은 시료, 복합한 시료의 전처리 등이 필요하다.

박 교수팀이 개발한 바이오센서는 한두 방울 정도의 혈액, 땀, 눈물 등 아주 적은 양으로 전처리 등을 하지 않고, 사람의 눈으로 색 변화를 통해 질병 여부를 알아낼 수 있다.

박 교수팀은 진단을 위한 색 발현 방법으로 염료 사용이 아닌, 고분자구조를 제어해 색을 발현하는 광결정 형태의 구조색을 이용했다.

구조색은 자연에서 많이 관찰되는 색으로, 입자 간 간격이나 배열 등 구조의 변화에 따라 다양하게 나타난다.

염료에 비해 안정적이고, 신체에 무해하다. 박 교수팀은 자연의 구조색 변화를 꼬임이 있는 액정(콜레스테릭 액정) 구조로 재현했다.

꼬임의 주기에 의해서 반사되는 색이 결정된다.

혈액, 땀, 눈물, 소변 등에 포함한 혈당, 콜레스테롤, 젖산 등이 적정 양보다 많거나 적을 경우 인체에 치명적인 질병을 유발한다.

바이오센서 내에서 이러한 바이오마커가 일정양보다 많을 경우 특정 효소에 반응해 꼬임의 주기를 변화하도록 설계, 반사되는 색 변화를 유도했다.

따라서 검출을 위한 검출도구와 배터리가 필요 없다.

또한 특정 물질을 검출하는 다양한 수용체를 자유로이 도입할 수 있는 플랫폼 형태로, 다양한 바이오센서 개발에 응용이 가능하다.

연구 결과는 재료 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 3월 온라인판에 게재됐다.

박수영 교수는 “이번 연구는 혈액에 있는 요소를 검출하는 바이오센서에 적용했으며 콜레스테롤, 혈당, 젖산 등의 검출도 가능하다. 한 시료로 여러 질병을 동시에 진단할 수 있는 다중 센서에도 쉽게 적용할 수 있다. 또한 유연 기판 위에 어레이 형태로 제조도 가능해 피부에 부착할 수 있는 패치형, 문신형 등의 바이오센서에도 응용할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 바이오 센싱이 가능한 인공 피부 등에 응용할 수 있도록 연구력을 집중하고 있다”고 밝혔다.  

대구=김명환 기자 kmh@kukinews.com