혈청 한 방울로 1분 만에 '심장마비' 진단한다

머니투데이

류준영 기자

(왼쪽부터)장재성 교수, 한창호 연구원, 아비나브 샤르마 연구원/사진=UNIST

혈청 한 방울로 1분 만에 심근경색 진단하는 '전기식 면역센서'의 모습/사진=UNIST

1분 만에 심근경색을 진단할 수 있는 센서가 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 기계 및 원자력공학부 장재성 교수팀은 혈액 속 ‘트로포닌 I’를 감지하는 전기식 면역 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

이 센서에 혈액에서 분리한 혈청을 떨어뜨리면 1분 만에 트로포닌 I를 감지해낸다. 트로포닌 I는 혈관이 막혀 심장 근육이 괴사할 때 혈액 속에 흘러나오는 단백질이다.

이 센서는 면역 반응(항원-항체 반응)을 이용해 트로포닌 I를 검출한다. 센서 내부에 트로포닌 I(항원)에만 반응하는 물질(항체)이 내장돼 있고, 항원 양에 따라 높아지는 전기저항을 측정하는 것이다.

트로포닌 I를 더 빠르고 정확하게 검출하는 데는 유전 영동(dielectrophoresis, DEP) 원리가 적용됐다. 전기적인 힘으로 트로포닌 I를 한 곳에 모아 효과적으로 농도를 측정한 것이다.

이번 연구에 참여한 한창호 UNIST 기계 및 원자력공학부 석박사통합과정 연구원은 “피 한 방울에 들어있는 트로포닌 I의 양은 극히 미미하다”며 “전기적인 힘으로 트로포닌 I를 끌어당겨 채집전극으로 모은 덕분에 검출에 필요한 시간을 줄일 수 있었다”고 설명했다.

(왼쪽부터)장재성 교수, 한창호 연구원, 아비나브 샤르마 연구원/사진=UNIST

개발된 센서의 성능을 시험하는 데는 500배 희석한 인체 혈청과 완충액으로 쓰는 TBE 용액이 쓰였다.

두 용액에 트로포닌 I와 다른 단백질을 섞어 전기저항을 측정하자, 트로포닌 I에만 높게 반응하는 결과값이 나타났다.

또 1mL의 혈청에 트로포닌 I가 100ng(나노그램, 10억 분의 1g)에서 1pg(피코그램, 1조 분의 1)로 줄어들자 전기저항도 일정하게 낮아졌다. 이 값은 트로포닌 I 농도에 비례해 일정한 수준으로 변했다.

장재성 교수는 “두 가지 결과는 이 센서가 트로포닌 I만 선택적으로 빠르게 채집하고, 농도에 따른 전기저항이 일정하게 반영하고 있었다”며 “이는 심근경색 센서로 활용할 때 신뢰도가 아주 높다는 걸 보여준다”고 강조했다.

이어 “인체 혈청 기준으로 1분 정도의 짧은 시간을 가지며, 측정 방법도 간단하다는 면도 장점”이라며 “현재 국내 특허 등록도 완료됐으며 상용화를 위한 후속 연구를 진행할 것”이라고 덧붙였다.