경희대, 혈액 채취 없이 '땀'으로 엽산 농도 관리하는 기술 개발

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 경희대학교는 화학공학과 조숭원 교수 연구팀이 임신 전후 필수 영양소인 '엽산'의 농도를 땀으로 정밀 분석하는 현장진단 플랫폼을 개발했다고 13일 밝혔다.

임신 전후의 엽산 농도 관리는 산모와 태아 건강에 직결되지만, 기존 측정법은 반복적인 혈액 채취와 전문 검사 시설이 필요해 일상에서 관리하기 힘들다는 한계가 있었다.

혈액을 대체할 침이나 간질액 역시 침습적 방법으로 채취하거나 오염 가능성이 있기에, 연구팀은 비침습적이면서도 오염 없이 채취할 수 있는 땀을 대안 체액으로 선택했다.

다만 땀을 활용한 기존의 웨어러블 면역 센서는 땀 분비량이나 체온 변화에 따라 측정 정확도가 달라지는 근본적인 한계가 있었다. 채취되는 땀의 양 자체가 극미량인 데다 개인별 편차가 커, 정확한 정량 분석 시스템 구현이 관건이었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결할 방법을 '시디롬(CD-ROM)'에서 찾았다. 이는 회전하는 플랫폼 위에서 유체를 자유자재로 이동시킬 수 있다는 점에 착안한 것으로, 극미량의 땀 속 엽산 농도를 정확히 정량화할 수 있는 랩온어디스크(Lab-on-a-Disc) 플랫폼을 구현했다.

또한 연구팀은 엘피(LP) 레코드 플레이어의 톤암 구조에서 착안한 전기화학 검출 인터페이스를 결합해, 회전하는 디스크 위에서도 안정적으로 신호가 검출될 수 있도록 설계했다. 이를 통해 0.15ng/㎖의 초고감도 검출 성능을 기록했으며, 혈액 기반 검사 수준의 높은 정확도와 재현성을 달성했다.

인체 적용 실험에서는 엽산 보충제 섭취량에 따라 땀 속 엽산 농도가 증가하는 용량-반응 관계가 확인됐으며, 혈청 엽산 농도와도 높은 상관성을 보였다. 8일간의 연속 모니터링을 통해 보충제 복용 여부에 따른 농도 변화를 실시간으로 추적하는 데도 성공했다.

조 교수는 "땀이 혈액을 대체할 수 있는 신뢰성 높은 바이오마커임을 입증했다. 향후 엽산뿐 아니라 다양한 바이오마커로 확장할 계획"이라고 설명했다. 향후 연구팀은 항체를 교체하는 방식으로 마약류 검출, 심근경색 등 응급질환의 신속 진단 등으로 후속 연구를 확장할 계획이다.

한편 이번 연구는 국제 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 게재됐다.

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