광주과학기술원(GIST·지스트)이 소량의 혈액만으로 병원 수준의 지표를 산출할 수 있는 차세대 바이오센서를 개발해 주목받고 있다.

3일 GIST에 따르면 이번 연구는 양성 기계로봇공학과 교수 연구팀이 수행, 즈바노브 알렉산더 연구교수와 이예성 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다.

연구팀은 ‘미세유체 전기화학 임피던스 센서(Microfluidic Electrochemical Impedance Sensor·MEIS)’를 활용해 적혈구의 형태와 전기적 특성을 동시에 정밀 분석하는 데 성공했다.

MEIS는 미세유체 채널에 전극을 배치해 혈액이 흐를 때 발생하는 전기화학적 임피던스를 측정하는 장치로, 비파괴적이고 실시간 분석이 가능하다.

연구팀은 특히 혈액의 삼투 조건(저장성·고장성·등장성)을 전기적으로 감지·반영하는 방법을 고안해 기존 방식보다 안정적이고 신뢰도 높은 결과를 구현했다.

이번 연구에서는 임상에서 활용되는 6가지 주요 혈액 지표인 ▲적혈구 수(RBC) ▲헤모글로빈 농도(Hb) ▲헤마토크릿(HCT) ▲평균 적혈구 용적(MCV) ▲평균 적혈구 헤모글로빈(MCH) ▲평균 적혈구 헤모글로빈 농도(MCHC)를 산출했으며, 병원 임상 장비 분석값과 95% 이상 일치하는 정확도를 보였다.

특히 이번 기술은 고가의 임상 장비 없이도 소량의 혈액으로 고감도 검사가 가능해 심혈관 질환 조기진단이나 개인 맞춤형 건강관리에도 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

기존 쿨터 계수기가 단일 주파수에서 세포 용적만 추정했던 것과 달리 이번 기술은 다중 주파수 신호를 종합 분석해 혈액 성분의 전기적 특성을 정량화할 수 있다는 점에서 차별성을 확보했다.

양성 교수는 “혈액 속 수분 변화까지 반영한 정밀 분석 모델을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “실시간 혈액검사와 현장 진단 기기 개발로 이어질 중요한 출발점이 될 것”이라고 강조했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 진행됐으며 미국화학회(ACS) 국제학술지 ‘어낼리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)’에 지난달 온라인판 게재, 표지 논문(front cover)으로 선정됐다. /박현진 기자

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