▲ 4인치 웨이퍼 대면적 기반 환원된 산화 그래핀 전기 센서.

국내 연구진이 그래핀을 대면적 패널(4인치 웨이퍼)로 구현해 다양한 질병 및 질환들을 진단할 수 있는 고감도 바이오센서 제작기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 황교선 바이오마이크로시스템연구단 박사팀은 반도체 공정기술을 적용하여 수십 마이크로미터(10만~100만 분의 1 미터)의 패턴을 정교하게 구현한 그래핀 바이오센서를 제작했다고 지난 10일 발표했다.

그래핀 센서는 감도가 매우 우수해 피 한방울로도 혈액 내 1조분의 1그램의 극미량으로도 바이오마커(질병표지 단백질)를 빠르고 정확하게 검출해 내어 다양한 질병의 체액 진단이 가능하다.

그래핀 바이오센서는 혈액 내 존재하는 극미량의 베타아밀로이드 단백질을 검출하여 대표적 노화 질환인 알츠하이머 치매를 쉽고 빠르게 진단가능 할 것으로 보인다.

연구진은 유전자 변이 쥐 (Transgenic (TG) mouse)와 정상 쥐 (Wild Type (WT) mouse)의 혈액을 이용해 치매 혈액 진단 가능성을 확인하였고, 현재 연구진은 정상인과 환자를 구분 할 수 있는 임상 시험 자료를 확보한 상태다.

연구진은 “상용화를 위한 민감도, 재현성등의 센서 성능 뿐만 아니라 제작 단가를 낮추는 제작법도 갖추어져 본 그래핀 바이오 센서 제작 기술은 대면적 구현 가능성을 확보한 상용화 후보 기술”이라 밝혔다.

올해 초 개발된 치매혈액진단시스템을 기업에 기술 이전한 경험이 있는 황교선 박사팀은 치매 뿐만 아니라 암, 당뇨, 우울증 등 다양한 질환을 조기에 진단할 수 있는 가능성을 평가하여 상용화에 이를 수 있도록 후속연구에 박차를 가하고 있다.

KIST 황교선 박사는 “혈액 검사를 통해 간단하게 다양한 질병이 진단 가능한 고감도 센서의 상용화에 한발 더 접근했고, 대면적에 구현할 수 있는 기술적 토대를 마련했다”며, “다양한 질병의 적용 가능성을 확인하기 위하여 국내외 임상 기관과 협력하여 임상 연구를 수행할 예정이다.”고 밝혔다.

향후 이 기술이 상용화 되면 누구나 편리하게 혈액검진으로 각종 난치병을 포함한 질병을 진단 가능할 것으로 기대된다.

한편, 본연구는 KIST 김영수 박사 연구팀과 유전자 변이 쥐 관련 연구를 공동 수행했고, 중앙대학교 장석태 교수팀과 그래핀 센서 제작 기초 성능 평가 연구를 공동 수행했다. 또한
KIST 기관고유 미래원천기술개발사업과 개방형 연구사업(ORP)과 보건복지부가 시행하는 질환극복기술개발사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 세계적인 우수 과학 저널인 ‘Scientific Reports’에 8월 10일자 온라인 판에 게재되었다.