한 방울의 혈액으로 1분 내 암모니아 검출 가능한 바이오센서 개발

인제대학교 물리치료학과 홍용근 교수 연구팀이 한 방울의 혈액으로 극미량의 암모니아를 신속하게 검출할 수 있는 혁신적인 바이오센서를 개발했습니다. 이 기술은 간질환 및 대사 장애 환자의 건강 상태를 가정에서도 실시간으로 모니터링할 수 있게 해줍니다. 연구 결과는 국제 학술지 ACS Applied Materials & Interfaces 최신호에 게재되었으며, 기존의 실험실 기반 검출기술보다 훨씬 간단하고 빠르며 정확한 것으로 나타났습니다. 홍용근 교수 연구팀에 따르면 이 바이오센서는 한 방울의 혈액만으로 1분 이내에 결과를 확인할 수 있어, 혈액 시료를 냉장 보관하거나 실험실로 운반할 필요가 없습니다. 이는 기존 방법이 몇 시간씩 걸리며 종종 부정확한 결과로 재검출이 필요했던 것에 비해 큰 장점입니다. 연구팀은 임상 적용 가능성을 높이기 위해 템포-산화 셀룰로스 나노결정(TCNC)과 금 나노입자(AuNP)를 조합하여 암모니아를 효과적으로 검출할 수 있는 기능성 물질을 활용했습니다. 암모니아는 우리 몸의 소화와 단백질 대사 과정에서 생성되는 유해 물질로, 보통 간에서 중화되어 소변으로 배출됩니다. 그러나 간질환이나 대사성질환이 있는 환자의 경우, 혈액 내 암모니아 수치가 급격히 상승할 수 있습니다. 특히 대사성질환이 있는 신생아는 암모니아 수치가 높아지면 몇 시간 내에 심각한 뇌손상을 일으킬 수 있으므로, 혈액 내 암모니아 농도를 신속하게 모니터링하는 것이 매우 중요합니다. 홍 교수 연구팀이 개발한 휴대용 비색진단 바이오센서는 암모니아를 특이적으로 검출하는 기술로, 기존 방법이 필요로 하는 혈액량의 1% 미만인 단 한 방울의 혈액으로도 작동합니다. 이 기술은 색깔 변화에 기반한 이중 탐지 메커니즘을 이용해 사용자가 육안으로 쉽게 결과를 확인할 수 있습니다. 또한 연구팀은 미량의 암모니아 농도에서도 우수한 성능을 발휘하는 전자코(e-nose) 장치도 개발했습니다. 이 장치는 일상 생활에서 환자가 스스로 혈액 내 암모니아 수치를 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 비침습적 방법입니다. 홍 교수는 이 기술이 질병 초기 환자의 상태를 신속하고 정확하게 모니터링하는 데 큰 도움이 될 것이라며, 퇴행성 질환의 조기 진단 분야에서도 중요한 역할을 할 것으로 기대감을 나타냈습니다. 연구팀은 앞으로도 다양한 질병 특이적 바이오마커를 검출할 수 있는 센서를 개발하여 조기 진단 기술의 새로운 이정표를 세울 계획입니다.