지질자원연, 국내산 점토광물 벤토나이트로 통풍·신장질환 진단한다

- 김재환 박사 연구팀, 천연광물 기반 바이오센서 개발 

- 요산을 고감도·광범위 농도에서 검출, 생체오염 저항성까지 확보

- 차세대 현장진단(POC) 의료기기 상용화 기대

시료로 보관 중인 벤토나이트. (자료제공: KIGAM)

한국지질자원연구원(KIGAM, 원장 권이균)은 포항지질자원실증연구센터 김재환 박사가 캐나다 캘거리대학교 김기경 교수 연구팀과 공동으로 국내 동남권산 천연 점토광물 벤토나이트를 활용한 차세대 전기화학 바이오센서 개발에 성공했다고 6월 16일 밝혔다.

이번 연구에서는 전도성이 낮아 바이오센서 활용에 한계가 있던 벤토나이트를 ▲다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs)와 결합해 나노복합체를 제작하고 ▲에어브러시 스프레이 공정으로 전극에 균일하게 증착한 뒤 요산분해효소(Uricase)를 고정화했다.

벤토나이트-다중벽 탄소나노튜브 바이오센서 제작 과정 모식도. (자료제공: KIGAM)

개발된 센서는 통풍·신장질환 진단에 필요한 요산 농도 범위(10~2,000μM)를 광범위하게 검출하며, 인공 혈청 환경에서도 높은 정확도를 유지했다. 특히 생체오염에 따른 신호 감소율을 기존 대비 27.6%에서 10.0%로 크게 낮추고, 60일 이상 안정적인 성능을 확인했다.

상용화된 유체 플랫폼(좌) 및 자체 제작된 유체 플랫폼 및 SPE(우). (자료제공: KIGAM)

국내산 점토광물을 이용한 효소 고정화 실험. (자료제공: KIGAM)

김재환 박사는 “국내산 천연 광물의 과학적 가치를 첨단 의료기술 분야로 확장한 융합연구 성과”라며 “지질자원 기반 소재의 고부가가치화를 통해 바이오·헬스케어, 차세대 진단기기 등 신산업 분야를 선도해 나가겠다”고 밝혔다.

이번 연구는 바이오센서 분야 국제 학술지 ‘Biosensors and Bioelectronics’에 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]