기사입력시간 17.11.20 13:31최종 업데이트 17.11.20 13:31

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바이오 전자코 기술의 의료 응용

폐암 진단을 비롯한 질병 조기진단 기대

사진: 게티이미지뱅크

[메디게이트뉴스 이지원 기자] 환자의 날숨만으로 병을 조기에 진단할 수 있는 가스센서의 개발을 포함해 인간의 후각 기능을 모사한 바이오센서의 연구개발이 활발하게 진행되며 질병 조기진단에 대한 가능성을 더욱 높이고 있다.
 
바이오 전자코 센싱기술은 의료분야뿐 아니라 다양한 분야에의 응용이 예상되는데, 서울대 박태현 교수 연구팀은 한국과학기술연구원 융합연구정책센터의 ‘융합연구리뷰’ 2017년 7월호(vol.3,  no.7)를 통해 ‘스마트한 센싱 시스템을 위한 바이오전자코 기술’에 관한 구체적인 내용을 소개했다.
 
박태현 교수는 해당 보고서를 통해 사람의 몸에서 나오는 휘발성 유기물질은 많은 질병의 중요한 표지자가 될 수 있다고 밝혔다. 구강, 겨드랑이, 발, 두피, 피부 그리고 날숨 등 인체의 다양한 부위에서 나오는 휘발성 유기물질은 신체의 감염, 정신적인 스트레스, 몸의 면역상태, 질병의 유무 등과 같은 인간의 건강 상태에 대한 정보를 제공해 주기 때문이다.

박 교수는 특히 환자의 날숨으로 발산되어 나오는 휘발성 유기물질들은 바이오전자코로 감지해 손쉽게 질병을 진단할 수 있다고 소개하며, 헵타날(heptanal)을 감지해 폐암을 진단하는 바이오전자코를 예로 들었다.
 
보고서에 따르면, 휘발성 유기물질인 헵타날은 폐암에 특이적인 바이오마커로, 일반인의 혈액보다 환자의 혈액에 더 많이 존재한다. 바이오전자코 제작을 위해서 헵타날에 특이적으로 결합하는 인간 후각 수용체가 390여종으로부터 스크리닝 됐고, 이종의 동물세포에 발현시켜 후각세포를 만든 후 이 세포로부터 후각 나노베시클이 만들어져 1차 신호전달자로 사용됐다. 또 후각 나노베시클은 2차 신호전달자인 단일벽 탄소나노튜브 전계효과 트랜지스터(Single-walled carbon nanotube field effect transistors)에 고정화를 통해 사람의 혈장으로부터 100 fM의 낮은 농도의 헵타날을 구별하고 감지할 수 있게 됐다.
 
사람의 날숨을 통한 질병 진단은 영국의 울스톤 나노테크가 폐암 진단용 호흡 검사 장치를 개발하고, 이스라엘 테크니온 공대가 호흡을 통해 배출되는 화학물질을 측정해 위암과 식도암을 진단하는 기기를 개발했다는 소식이 국내에도 전해진 바 있다. 또 최근에는 카이스트(KAIST)의 김일두 교수가 개발한 스마트폰이나 모바일 헬스기기, 웨어러블 센서 등에 적용해 사람의 날숨만으로 병을 조기에 진단하는 ‘헬스케어 사물인터넷(IoT) 가스 센서’가 2017 KAIST 10대 핵심 특허기술로 선정되기도 했다.
 
호흡을 통한 검사는 비침습적이면서도 질병을 조기에 진단할 수 있다는 점에서 지금까지 개발된 관련 기기들은 임상시험 등을 통해 의료 분야에 실제 적용하기 위한 검증이 시도되고 있는 상황이다.
 
바이오 전자코는 유해한 냄새물질을 감지할 뿐만 아니라 식품과 향수 감별, 마약과 생화학무기 조기 검출 등 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 기대되며, 나아가 인간의 오감을 활용한 차세대 나노센서기술에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

바이오전자코 기술은 다양한 형태의 후각 수용체의 사용과 나노 기술의 향상으로 감도와 구별능력이 월등해지고 휴대가 가능해져 실시간으로 감지할 수 있게 됐다. 그 덕분에 질병 조기 진단을 위한 의료 분야 응용 외에도 냄새의 시각화 기술과 표준화로 냄새를 객관적인 정보로 전달할 수 있는 시대가 도래할 것으로 보고서는 전망했다.

#바이오 전자코 # 폐암 진단 # 날숨 # 휘발성 유기물질 # 질병 표지자 # 질병 조기 진단

메디게이트뉴스 (news@medigatenews.com)
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