인간이 숨을 쉬면서 배출하는 아세톤이나 톨루엔, 일산화질소, 암모니아와 같은 휘발성 유기화합물 가스는 각각 당뇨병과 폐암, 천식, 신장병 등을 판별하는 생체표식인자(바이오마커)로 알려져있다.
실제로 당뇨병의 경우 정상인은 900ppb(피피비·10억분의1을 나타내는 단위), 당뇨환자는 1800ppb의 아세톤 가스를 날숨으로 내뿜기 때문에 가스 농도 차이를 정밀하게 분석하면 당뇨병 조기 진단이 가능하고, 발병 후 관리도 쉽게 할 수 있다.
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| 날숨 가스들을 분석하는 질병진단 분석기의 실시간 분석 개연도./사진제공=KAIST |
연구팀은 얇은 껍질이 겹겹이 둘러싸인 다공성 산화주석(SnO2) 센서소재에 백금 나노입자 촉매가 균일하게 도포된 1차원 나노섬유를 대량 제조하는 기술을 개발했다. 이 소재의 표면에 아세톤 가스가 흡착되면 전기저항 값이 변하면서 당뇨병 진단이 가능하다는 것. 이번 나노섬유 센서는 1000ppb급 아세톤 농도에서 소재의 저항 값이 최대 6배 증가했으며, 7.6초만에 아세톤 센서가 반응해 상용화 가능성도 크다고 김 교수는 밝혔다.
이어 "전기방사 기술로 제조해 나노섬유형상을 쉽고 빠르게 대량생산할 수 있는 게 큰 장점"이라며 "다양한 촉매와 금속산화물 나노섬유의 조합을 통해 많은 종류의 날숨가스를 동시에 정확하게 진단하는 센서 어레이(array)를 개발, 상용화를 앞당길 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 신소재 응용분야에서 세계적 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'의 5월20일자 표지논문으로 게재됐다.
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