KIST, 인체 세포막 특성 모사...바이오센서 원천기술 개발

인체 세포막 특성을 모사해 민감도를 개선한 바이오센서 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 뇌과학연구소 유용상 박사와 센서시스템연구센터 김철기 박사팀이 고려대 연구팀과 전기신호 이용 분자 검출기술의 민감도를 획기적으로 끌어 올리는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

전기신호를 이용한 분자 검출기술은 그동안 바이러스나 단백질, DNAA 등 다양한 분자를 검출할 수 있는 장점에도 검출물 용액 내 존재하는 이온 및 전하 농도가 높을수록 분자 검출 가능 영역이 얇아져 상용화가 쉽지 않았다.

이에 연구팀은 이 같은 걸림돌을 제거할 아이디어를 사람의 세포막에서 얻었다.

인체의 세포막은 세포 안팎의 이온 농도를 조절할 뿐만 아니라 고농도 이온이 세포 내부로 침투하는 것을 억제한다. 연구팀은 세포막의 이 같은 특성에 주목했다.

나아가 기존의 FET(Field Effect Transistor·전류제어트랜지스터) 기반 분자검출 칩 표면에 세포막을 도포하는 실험을 거듭한 끝에 고농도 이온 용액에서도 별도의 전처리 없이 분자검출이 가능하다는 것을 확인했다.

이번 기술 개발로 치매 단백질 등 다양한 질환을 진단할 수 있을 뿐만 아니라 바이러스성 감염병과 미세 플라스틱 등 의료, 보건, 환경 등 바이오센서 전반에서 광범위하게 응용이 가능할 것으로 기대된다.

유용상 박사는 “IT, NT, BT 등 여러 분야의 공동연구진이 융합연구를 통해 개발한 세포막-FET 분자검출 기술은 현재 전기적 신호를 이용해 분자를 검출하는 모든 시스템에 바로 적용할 수 있는 기술”이라고 설명했다.

KIST 김철기 박사는 “세포막에 흡착돼 단백질 변성을 일으킨다고 알려진 치매, 파킨슨병, 당뇨병 등과 같은 질병뿐만 아니라 코로나19, 조류독감 등 극미량의 감염병 바이러스를 더욱 신속하고 정밀하게 진단하는 기술 등 다양한 연구분야에 폭넓게 적용될 수 있게 하는 연구를 병행하고 있다”고 말했다.