나노공학자와 임상의료진 간의 공동연구로 조기진단이 매우 중요한 급성심근경색을 현재 방식보다 훨씬 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 기술이 개발됐다.
이는 공학 분야의 나노광센서 기술과 의학 분야의 바이오마커 기술이 결합한 공학-의학 융합연구 성과로서, 향후 암, 심혈관 질환 등 난치성 질환을 조기에 진단할 수 있는 시스템 구축에 크게 기여할 것으로 기대된다.
한양대학교 생명나노공학과 주재범 교수, 전향아 박사(제1저자) 등과 고려대 구로병원 진단검사의학과 윤수영 교수팀이 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업 등의 지원으로 수행한 이번 연구결과는 영국 왕립화학회(RSC)에서 출간하는 케미컬 커뮤니케이션스誌(Chemical Communications) 1월 10일자 온라인판에 게재됐으며, 2월 프린트판 표지 논문으로도 게재될 예정이다.(논문명 : SERS-based competitive immunoassay of troponin I and CK-MB markers for early diagnosis of acute myocardial infarction)
심근경색은 증상이 나타난 후 한 시간 이내에 사망하는 환자가 전체 사망자의 절반 이상이기 때문에 신속한 치료가 중요하다. 따라서 시간과 장비가 요구되는 X-ray나 심전도 등의 기본검사, 심장초음파 등의 정밀검사와는 별개로 신속한 혈액진단 방법의 개발이 요구돼 왔다.
현재 상용화돼 널리 쓰이고 있는 심근경색 진단기기는 혈액 속의 바이오마커를 형광전이기술을 이용해 진단하고 있는데, 각각의 마커당 15분이 소요된다. 한 번에 하나의 마커에 대해서만 검출할 수밖에 없었으며 검출 한계도 1～10ng/mL이다.
연구팀은 대표적 심근경색 바이오마커인 CK-MB, cTnI 2 종류를 동시에 고감도로 검출할 수 있는 센서를 개발했다.
이 연구에서는 최근 활용도가 높아진 표면증강 라만 산란 현상을 이용, 증폭된 산란 신호를 발생하는 금 나노입자를 합성하고 이 나노입자에 CK-MB 및 cTnI 항원을 부착했다. 또한 두 마커의 항체가 고정된 자성 나노입자를 별도로 제작했다.
제작된 입자들을 활용해 혈액 속의 바이오마커와 나노입자가 경쟁적으로 항체와 결합하려는 반응을 이용한 검출 센서를 개발한 것으로, 실제 18명의 환자 혈액으로 시험한 결과 기존 센서보다 100배 이상의 감도(0.30～4.70ng/mL)로 두 바이오마커를 15분 이내에 동시에 검출할 수 있었다.
연구팀은 고감도와 다중검출이 가능하다는 장점을 지닌 표면증강라만 기술을 이용해 혈액진단 센서에 광 감지 기능도 담아 임상에 적용한다는 계획이다.
주재범 교수는 “향후 이 기술을 전립선암 마커, 류마티스 자가항체, 성조숙증 진단마커의 다중검출 등에도 활용하고, 관련 질환에 대한 나노 의료진단 광센서를 개발하는데 주력할 계획”이라고 밝혔다.