소량 혈액으로 95% 정밀 진단…GIST, 차세대 바이오 센서 개발

병원 대형 장비에 의존하던 혈액검사와 달리, 한 방울 수준의 소량 혈액만으로도 빠르고 정밀하게 건강 상태를 확인할 수 있는 차세대 바이오 센서 기술이 나왔다.

광주과학기술원(GIST) 양성 기계로봇공학과 교수 연구팀은 3일 적혈구의 형태와 전기적 특성을 동시에 분석해 혈액 지표를 도출할 수 있는 ‘미세유체 전기화학 임피던스 센서’를 개발했다고 밝혔다.

혈액검사는 적혈구 수와 혈색소 농도, 혈장 점도 등 수치를 통해 빈혈, 감염, 심혈관 질환을 조기 발견하는 핵심 진단 수단이다. 하지만 기존 방식은 많은 혈액 샘플과 고가 장비, 숙련 인력이 필요해 분석 시간이 길다는 한계가 있었다. 이에 따라 세포를 손상하지 않고 전기 신호 변화를 실시간 측정하는 임피던스 분석법과 미세유체 채널 기술이 차세대 혈액검사 대안으로 주목받아왔다.

연구팀은 전기화학적 신호 분석과 실제 혈류 환경을 모사한 미세유체 채널을 결합해, 혈장과 적혈구 세포막·세포질의 유전 특성은 물론 삼투압에 따른 적혈구 수축·팽창과 헤모글로빈 주변의 수분 상태까지 반영하는 새로운 모델을 구현했다. 이 모델로 적혈구 수, 혈색소 농도 등 6가지 주요 혈액 지표를 계산했으며, 기존 임상 장비 결과와 95% 이상 일치하는 정확도를 확보했다. 또한 혈장과 적혈구 내부의 점도까지 평가해 건강 상태를 더욱 세밀하게 반영할 수 있음을 입증했다.

양성 교수는 “혈액 속 수분 변화를 반영해 혈액학적 지표를 분석할 수 있다는 점이 의미 있다”며 “실시간 혈액검사와 차세대 현장 진단 기기 개발에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 성과는 미국 화학회(ACS) 국제 학술지 ‘분석화학(Analytical Chemistry)’ 지난달 26일자 온라인판에 게재됐으며, 표지 논문(front cover)으로 선정됐다.

김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr