병원에서 사용하는 대형 장비에 의존하던 혈액검사와 달리, 소량의 혈액만으로도 빠르고 정밀하게 주요 혈액 지표를 확인할 수 있는 차세대 바이오센서 기술이 개발돼 관심을 모으고 있다.
광주과학기술원(GIST)은 GIST 기계로봇공학과 양성 교수 연구팀이 미세유체 전기화학 임피던스 센서(MEIS)를 활용해 적혈구의 형태와 전기적 특성을 동시에 정밀 분석하고, 이를 바탕으로 기존 임상 혈액검사 수준의 주요 지표를 산출하는 기술을 구현했다고 3일 밝혔다.
MEIS는 미세유체 채널에 전극을 배치해 소량의 혈액이나 세포 현탁액이 흐를 때 발생하는 전기화학적 임피던스(전기 저항과 유전 특성)를 측정하는 장치다. 비파괴적이고 실시간 분석이 가능하며, 다중 주파수 측정을 통해 적혈구 형태 변화, 세포막·세포질의 전기적 특성 등 다양한 생체 정보를 정밀하게 파악할 수 있어 혈액검사와 세포 분석, 질병 조기 진단 등 차세대 바이오센서 기술로 주목받고 있다.
이 기술은 기존 센서보다 한층 정확한 분석이 가능하다. 혈액이 흐르는 동안 삼투 조건*의 변화를 전기적으로 감지하고 반영함으로써 안정적이고 신뢰도 높은 결과를 제공한다.
혈액검사는 환자의 적혈구 수, 혈색소 농도, 혈장 점도 등 다양한 지표를 통해 빈혈, 감염, 심혈관 질환 등을 조기에 발견하는 데 필수적인 검사다. 하지만 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 주목받고 있으며, 전기 신호 변화를 활용한 분석법(임피던스 분석)도 세포를 손상시키지 않고 실시간으로 측정할 수 있다는 점에서 관심을 모아 왔다.
양성 GIST 기계로봇공학과 교수는 “이번 연구는 혈액 속 수분 변화까지 반영해 혈액학적 지표를 분석할 수 있는 기술을 구현했다는 점에서 의미가 크다”며 “혈액 성분의 형태학적 변화와 전기적 특성을 동시에 정량화할 수 있어 앞으로 실시간 혈액검사와 차세대 현장 진단 기기 개발로 이어질 중요한 출발점이 될 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 GIST 기계로봇공학과 양성 교수의 지도 아래, 즈바노브 알렉산더 연구교수와 이예성 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 수행했으며, 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받았다.
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