병원에서 사용하는 대형장비 대신 소량의 혈액만으로도 빠르고 정밀하게 주요 혈액 지표를 확인할 수 있는 차세대 바이오센서 기술이 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 3일 기계로봇공학과 양성 교수 연구팀이 적혈구 형태와 전기적 특성을 동시에 정밀 분석하고 이를 바탕으로 기존 임상 혈액검사 수준의 주요 지표를 산출하는 기술을 구현했다고 밝혔다.

혈액검사는 환자의 적혈구 수, 혈색소 농도, 혈장 점도 등 다양한 지표를 통해 빈혈, 감염, 심혈관 질환 등을 조기에 발견하는 데 필수적인 검사다.

그러나 기존 장비는 많은 혈액 샘플과 고가의 임상 장비·숙련된 인력이 필요해 분석 시간이 길고, 환자 곁에서 즉시 검사하기에는 한계가 있었다.

이런 한계를 극복하기 위해 소량의 혈액을 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 미세유체 기반 기술이 주목받으며, 전기 신호 변화를 활용한 분석법도 세포를 손상하지 않고 실시간으로 측정할 수 있다는 점에서 관심을 모아 왔다.

연구팀은 혈장·적혈구 세포막·세포질의 유전 특성을 계산하고, 적혈구의 수축·팽창과 헤모글로빈 주변의 수분 상태까지 반영한 새로운 분석 모델을 제시했다.

이를 통해 임상 혈액검사에서 사용하는 6가지 주요 지표인 적혈구 수(RBC)·헤모글로빈 농도(Hb)·헤마토크릿(HCT)·평균 적혈구 헤모글로빈(MCV)·평균 적혈구 헤모글로빈(MCH)·평균 적혈구 헤모글로빈 농도(MCHC)를 산출하는 데 성공했다.

기존 임상 장비 분석값과 95% 이상 일치하는 높은 정확도를 보였고, 혈장과 적혈구 내부 유체의 점도까지 평가해 환자의 건강 상태를 더욱 정밀하게 반영할 수 있음을 입증했다.

양성 교수는 "여러 주파수에서 전기 신호 변화를 종합 분석해 혈액 성분의 유전적 특성을 종합적으로 해석할 수 있는 새로운 분석법도 제시했다"며 "실시간 혈액검사와 차세대 현장 진단 기기 개발로 이어질 중요한 출발점이 될 것이다"고 말했다.

GIST 기계로봇공학과 양성 교수의 지도 아래, 즈바노브 알렉산더(Zhbanov Alexander) 연구교수와 이예성 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 수행한 이번 연구는 결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 국제학술지 '어낼리티컬 케미스트리'(Analytical Chemistry) 지난달 26일 온라인 게재됐으며, 표지 논문(front cover)으로 선정됐다.