국내 연구팀이 동물 단백질을 촉매로 활용한 질병진단센서를 개발했다. KAIST 신소재공학과 김일두 교수 연구팀은 동물의 단백질을 촉매로 활용해 호흡으로 질병을 진단할 수 있는 센서를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 미국 화학회의 화학분야 국제 학술지인 어카운트 오브 케미칼 리서치 7월 호 표지논문으로 선정됐다.

개발된 센서는 사람의 날숨에 포함된 다양한 질병과 관련된 바이오마커 가스들에 대한 패턴 인식을 통해 질병을 조기 모니터링 할 수 있는 기술이다. 다양한 단일 금속입자뿐만 아니라 어떠한 조합의 이종입자도 2㎚(1㎚=10억 분의 1m) 크기로 합성할 수 있는 장점을 갖는다. 기존 가스 센서는 백금·팔라듐 등 특정 촉매를 결합해 감지 특성을 높이려고 시도했으나 ppb 농도에선 생체지표 가스 감지 특성이 높지 않다는 한계가 있다.

연구팀은 동물 조직에 존재하는 나노 크기의 단백질을 희생층으로 이용해 속이 비어있는 단백질 껍질 안에 석출된 이종촉매 입자를 합성하는 데 성공했다. 연구에 사용된 나노 크기의 단백질은 주기율표에 존재하는 원소물질을 조합해 어떠한 형태의 이종촉매도 다양하게 구현할 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 다양한 종류의 감지 소재가 적용된 복합 센서 배치 시스템을 이용해 사람의 지문을 인식하듯 개개인의 호흡을 패턴 인식해 일반인도 쉽게 건강 이상을 판별할 수 있는 질병진단 플랫폼을 개발했다. 환자의 건강상태에 따라 날숨 농도변화가 다르게 나타나기 때문에 날숨 속 가스 정보를 지문처럼 패턴화해 개인의 건강 변화를 지속적으로 모니터링하는 헬스케어 기기에 적용할 수 있다.

김 교수는 “다양한 촉매 군을 확보하면 수많은 질병을 진단할 수 있는 센서를 개발할 수 있다”고 말했다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com