국내 연구진이 '꿈의 소재'인 그래핀을 이용해 다양한 질병을 진단할 수 있는 고감도 바이오센서 제작기술을 개발했다.
한국과학기술연구원 바이오마이크로시스템연구단 황교선(사진) 박사 연구팀은 반도체 공정 기술을 적용해 대면적 패널(4인치 웨이퍼)로 만든 '그래핀 바이오센서' 기술을 개발하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
연구진이 개발한 그래핀 바이오센서는 피 한방울에 들어있는 특정 단백질의 양을 분석해 질병 유무를 확인할 수 있다. 감도가 매우 뛰어나 혈액 내 극미량(1조분의 1그램)의 '질병 표지 단백질(바이오마커)'을 빠르고 정확하게 검출할 수 있다는 게 특징이다.
연구진은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체 소재인 실리콘보다도 100배 이상 전자를 빠르게 이동시키는 등 전기적인 특성이 뛰어난 그래핀 표면에 특정 바이오마커를 검출할 수 있는 항체를 붙여 바이오센서를 만들었다.
이 센서에 혈액을 떨어뜨리면 혈액 속에 있는 바이오마커가 센서의 항체와 결합하는데 이 때 특정 질병이 있다면 바이오마커와 항체의 결합이 많이 생겨 그래핀의 전기적 신호가 급격히 변한다. 이런 원리를 이용해 극미량의 바이오마커까지 잡아낼 수 있는 것이다.
연구진은 치매에 걸린 쥐를 대상으로 센서의 성능을 시험했다. 알츠하이머 치매의 바이오마커는 '베타아밀로이드 단백질'로 알려져 있다. 시험 결과 그래핀 바이오센서는 혈액 1㎖에 들어있는 바이오마커(베타아밀로이드 단백질) 1조분의 1그램까지 감지할 수 있는 것으로 확인됐다.
연구진은 특히 그래핀 센서의 제작 비용을 줄이기 위해 대면적 패널로 그래핀을 구현해 바이오센서를 만드는 공정도 개발했다. 제작 단가를 줄여 상용화 가능성을 높이기 위해서다.
황교선 박사는 "이번에 개발한 그래핀 바이오센서를 다양한 질병에 적용할 수 있는지 확인하기 위해 국내외 임상 기관과 협력, 임상 연구를 수행할 예정"이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 온라인 국제학술지 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 10일자 온라인판에 게재됐다.