[한국기술뉴스] 계명대 의과대학 의용공학과 허윤석 교수팀은 혈액 내에 존재하는 바이오마커(biomarker)인 글루코스(Glucose)와 락테이트(Lactate)를 동시에 측정할 수 있는 면역 바이오센서 (Immuno Biosensor)개발에 성공했다. 이 연구 결과는 바이오센서 (Biosensor) 분야 저명한 국제전문학술지인 “Biosensors” (I.F.: 5.519, 관련 분야 상위 11.72%) 2021년 12월에 Special Issue, 'Electrochemical Biosensors for Biomedical Applications'의 논문으로 게재됐다.
 

글루코스(포도당)와 락테이트(젖산)는 우리의 신진대사 활동에 필수적인 생체 화합물로서 글루코스와 락테이트의 동시 측정은 궁극적으로 개인의 건강을 관리하기 위해 다양한 질병의 예후와 발달을 파악하는데 도움이 될 수 있다. 혈중 글루코스(혈당)는 체내 에너지 생산을 위한 주요 대사기질로 간주되는데, 당뇨병, 고혈압 및 지방간의 중요한 바이오마커로 사용되고 있으며, 혈중 락테이트는 피루브산 대사결함, 패혈증, 저산소증 및 수막염 등과 같은 질병 상태의 진단을 판단하도록 도울 수 있을 뿐 만 아니라, 근래에는 신체의 락테이트 수치를 모니터링하여 운동선수의 피로와 지구력을 관리하는데 사용되고 있다.
 

허교수팀은 하나의 센서 베이스에 글루코스 농도를 측정하는 반응전극과, 락테이트 농도를 측정하는 반응전극을 구비하여, 한 방울의 전혈샘플로 글루코스 농도 및 락테이트 농도를 전기화학적으로 동시에 측정할 수 있는 바이오센서를 개발하였다. 개발된 바이오센서의 효과적인 검증을 위해 28주간 고지방 식이로 유도된 비만쥐(Diet-induced obesity, DIO, mouse) 모델을 구축하였고 이를 정상쥐 모델과 비교하는 실험을 진행하였다. 다음으로 두 그룹의 실험동물 혈액에서 글루코스와 락테이트 농도를 측정하기 위해 스크린 인쇄 전극(Screen printed electode, SPE)의 탄소 전극(carbon electrode)에 글루코스와 락테이트를 측정할 수 있는 면역센서(immunosensor)기반 측정 플랫폼을 개발하여, 글루코스와 락테이트 농도별 검량곡선을 확보하였다. 또한 측정 데이터 분석을 통해 비만쥐와 정상쥐에서 글루코스와 락테이트 농도의 비율이 비만의 정도를 구분하는 기준으로 사용될 수 있음을 보여주었으며 이를 통해 종래보다 더욱 정밀한 건강상태(비만도 등)를 측정할 수 있는 효과를 가지게 됐다. 현재 허교수팀은 이러한 연구결과를 바탕으로 건강상태를 손쉽게 확인할 수 있는 POCT(point-of-care test; 현장검사) 장비를 개발할 수 있는 원천기술 확보를 위해 연구를 진행 중에 있다.
 

본 연구는 허윤석 교수 (계명대학교 의용공학과)가 교신 저자로 논문을 게재하였으며 과학기술정보통신부 기초연구실 (Basic Research Lab, BRL) 지원사업, 한국연구재단 기본연구, 보건복지부 연구중심병원 R&D 육성사업(연세대 세브란스병원과 공동연구) 과제 지원을 받아 수행한 연구 결과이다.