성균관대 권오석 교수와 한국생명공학연구원 이무승 박사 공동 연구팀은 그래핀을 이용해 '용혈성요독증후군'(Hemolytic Uremic Syndrome)을 조기에 진단할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

일명 햄버거병으로 불리는 용혈성요독증후군은 장출혈성대장균(EHEC)이 분비하는 시가독소에 의해 발병하는 치명적인 식중독으로 적혈구 파괴, 혈소판 감소, 급성 신부전 등 심각한 합병증을 일으킨다. 소아에서 흔히 발생하며 심한 경우 신경계 손상이나 사망으로 이어질 수 있다.

하지만 초기 증상은 단순한 복통과 설사 등 장염과 비슷해 조기 발견이 어렵다.

기존 혈액 검사나 효소면역 분석 등 진단법은 실험실 기반 검사로 시간이 오래 걸리고 전문가를 필요로 해 현장에서 활용하기 어렵다.

연구팀은 반도체 분야 신소재인 그래핀을 이용해 펨토그램(1천조분의 1ｇ) 수준의 극미량 독소까지 검출할 수 있는 초민감 바이오센서를 개발했다.

그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 벌집 모양의 2차원 물질로, 전기전도도와 민감도가 뛰어나 미세한 생체신호도 감지 가능하다.

형광 표지자나 복잡한 전처리 과정 없이 전기 신호 변화만으로도 독소를 측정할 수 있다.

연구팀은 실제 생쥐의 혈액과 대변 등 생체 시료에서 매우 낮은 농도의 시가독소를 실시간으로 검출하는 데 성공했다.

민감도가 기존 효소면역 분석 진단법 대비 1천배 이상 높다고 연구팀은 설명했다.

이무승 박사는 "치명적인 신장 질환인 용혈성요독증후군의 조기 진단을 통해 집단 식중독 확산 차단, 공중보건 대응력 강화, 차세대 진단기기 산업 경쟁력 확보에 기여할 것"이라고 기대했다.