신경전달물질 구분·고감도 정량검출 바이오센서 개발

연구팀 “정신질환 조기진단 기대…추가 정밀검사 대상자 선별 검진기술로 개발 예정”

체액에서 신경전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 생체분자인식연구센터 정영도·이관희 박사팀이 이 같은 바이오센서를 개발했다고 14일 밝혔다. 

연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 

그 결과, 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 

특히, 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 

예를 들면 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한 번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다.

연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다”라며 “추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다”라고 향후 계획을 밝혔다.   

한편, 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재됐다.