[기계신문] 한국기계연구원은 연세대학교, 연세대 의과대학 용인세브란스병원 및 강남세브란스병원과 공동 연구를 통해 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머를 조기에 진단할 수 있는 안구 내 삽입형 스마트 인공수정체를 개발하는데 성공했다.
기계연구원 나노공정장비연구실 이재종 책임연구원, 연세대 고원건 교수, 세브란스병원 안과 이형근, 지용우 교수 연구팀은 뇌와 직접 연결돼 있는 눈의 특성에 착안하여 연구소-대학-병원 간 협력을 통해 다양한 바이오마커의 검출이 가능한 반응성 하이드로젤 기반 센싱 모듈을 개발하고, 이를 모아레 패턴의 신호로 발현하도록 인공수정체에 탑재함으로써 인체 삽입형 바이오 센싱 시스템을 개발했다.
* 바이오마커 : 단백질, DNA 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표
* 하이드로젤 : 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질
* 모아레 패턴 : 규칙적으로 되풀이되는 모양을 여러 번 거듭하여 합쳐졌을 때, 이러한 주기의 차이에 따라 시각적으로 만들어지는 줄무늬
항체가 결합된 하이드로젤 패턴이 목표한 바이오마커와의 반응에 의해 수축하게 되는데, 수축에 의해 좁아지는 하이드로젤 패턴을 기준격자와 겹쳤을 때 생성되는 모아레 신호의 변화를 이용하여 바이오마커를 검출하게 된다. 모아레 신호를 이용하는 경우, 하이드로 젤 패턴의 변화를 직접 감지하는 방식보다 훨씬 고감도의 검출이 가능하다.
또한, 모아레 신호 기반 바이오마커 검출 방법은 기존 바이오센서가 사용했던 전기화학적 혹은 형광 표지를 사용하지 않고도 바이오마커를 직접 검출할 수 있으며, 외부 전력이나 광원이 필요 없어 생체 내 삽입하는 센서로 적합하다는 장점이 있다.
기계연구원 나노공정장비연구실 이재종, 김기홍 책임연구원은 “사회적 문제가 되는 대표적인 뇌질환인 치매를 포함한 각종 신경질환을 조기 진단해 사회적 비용을 줄일 수 있다는 점에서 의미가 크다”며 “상용화에 이를 수 있도록 추가 연구에 박차를 가하겠다”고 전했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 나노소재기술개발사업의 ‘자유곡면 나노제조공정·시스템 개발 및 비혈액성 질병 모니터링소자 응용’ 과제로 수행됐으며, 관련 내용을 바이오소재 분야 국제학술지 ‘Bioactive Materials’에 발표했다.
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