광운대 ‘저가형 암 진단 바이오마커 검출 센서 플랫폼 기술’ 개발

[에듀플러스]

광운대 전자공학과 박재영 교수(사진 왼쪽) 연구팀이 ‘저가형 암 진단 바이오마커 검출 센서 플랫폼 기술’을 개발했다. 극미량의 혈청에서 면역글로불린G를 쉽게 검출해 암을 진단하는 기술이다.

의학적으로 정상인의 혈청에 존재하는 면역글로불린G는 질병을 발견하는 데 중요한 역할을 한다. 면역글로불린G의 농도가 불균형할 경우, 류머티스관절염을 유발하고 간, 대사, 폐, 유방 등의 기능에 영향을 줄 수 있으며 외부로부터의 감염을 예방하지 못하는 원인이 될 수 있다. 따라서 미량의 혈청에서 면역글로불린G를 쉽고 정확하게 검출하는 것은 암의 조기 진단 및 생물의학 연구 발전에 크게 기여할 수 있다. 현재 의료 현장에서는 다양한 암 진단 기법이 사용되고 있는데 전기화학 기술은 단순성, 단시간 검출, 생산비용 감소, 진단시스템의 소형화 등을 구현할 수 있고, 소량의 바이오마커 시료만 쓰는 효율성 때문에 널리 사용되고 있다. 또 바이오마커 검출을 위한 효소, 항체 등의 고정화 기술 또한 센서의 성능 향상에 있어서 중요한 역할을 한다.

박 교수팀은 폴리이미드 필름 위에 CO2 레이저 조사를 통해 만들어지는 그래핀 소재 전극에 양이온성 폴리알리아민을 코팅하여 면역글로불린G와 특이적으로 결합하는 항체의 수를 월등히 높이는 기술을 개발했다. 폴리알리아민은 양이온성 고분자 전해질로 전극 상에 효소 및 항체와 같은 단백질 고정화에 필요한 아민그룹을 풍부하게 만들어줄 뿐만 아니라, 정전기적 흡착을 통한 안정성 및 전극의 전하전달속도를 크게 향상시키게 된다. 이러한 특징을 활용하여 면역글로불린 검출 센서플랫폼을 개발한 것이다.

제작된 면역센서 플랫폼을 활용해 0.012∼352 ng/mL 농도 범위의 면역글로불린G를 검출했으며 검출한계는 6pg/mL로 계산됐다. 또한 전립선 특이항원, 도파민, 아스코르브산, 글루타르산, 트롬빈 등의 방해요소에도 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 이번 연구에서 시연한 면역글로불린G 검출 항체가 아닌 다른 종류의 다양한 효소 또는 항체를 고정화해서 폭넓게 사용할 수 있기 때문에 활용성이 매우 높은 기술로 평가되고 있다.