티스토리 툴바


나노 바이오센서,
소량의 DNA만으로 질병을 진단한다!


작은 센서로 암과 같은 질병을 빠르게 진단하는 것이 가능하다면 우리가 사는 세상은 어떻게 변할까요?

http://www.flickr.com/photos/argonne/3838005246/ @Argonne National Laboratory


암 같은 경우는 증상이 나오기 전에는 겉으로 진단하기 어려울뿐더러, 증상이 나타난 후에 치료할 경우 말기 환자인 경우가 많아 매우 위험할 때도 많습니다. 이런 암과 같은 질병을 나노 바이오센서를 이용해 적은 비용으로 빠르게 진단할 수 있다면 훨씬 더 효과적으로 암을 찾아내 치료할 수 있을지도 모릅니다. 오늘은 나노 바이오센서의 기본이 되는 원리와 나노 바이오센서의 종류, 현재 연구 동향 및 향후 발전 가능성에 대해서 알아보겠습니다.

바이오센서의 정의 및 원리를 알아볼까요?

http://www.flickr.com/photos/blue-kitten/1406219712/ @bluekitten


바이오센서유전자, 암세포, 환경호르몬 등 특정 물질의 존재 여부를 확인하거나 감지할 수 있는 기계입니다. 바이오센서는 특정 물질과 선택적으로 반응하거나 결합할 수 있는 생체감지물질(bioreceptor)과 칩에서 일어난 반응을 우리가 볼 수 있는 신호로 전환하는 신호변환기(signal transducers)로 구성되어 있습니다.
컴퓨터로 비유하자면, 생체감지물질은 키보드를 누르는 우리의 손이고, 신호변환기는 모니터라고 할 수 있습니다. 키보드를 우리가 누름으로써 신호가 입력되고 컴퓨터가 그 신호를 계산하여 우리가 볼 수 있도록 모니터로 전환을 해주는 것이지요. 마찬가지로 생체감지물질이 칩에 결합되면, 그것이 우리가 알아볼 수 있는 신호로 변환되어 질병을 진단할 수 있는 것입니다. 생체감지물질에는 효소, 항체, 세포, DNA 등이 있으며, 신호를 변환할 때는 전기화학적 반응, 형광물질, SPR, FET, 열센서 등 다양한 물리화학적 방법을 사용합니다.

나노바이오센서란 무엇이고, 그 장점은 무엇인가요?

쉽게 말해 바이오센서를 나노 스케일, 즉 머리카락 굵기의 1만분의 일의 스케일로 소형화 시킨 것이 바로 ‘나노’ 바이오센서입니다. 나노 바이오센서는 나노기술(NT), 생명공학기술(BT), 정보기술(IT)이 결합되어 있으며, 질병을 정확하고 빠르게 진단할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 반도체칩으로 과정을 소형화하였기 때문에 공정비용을 절감할 수 있고, 휴대용 기기에도 장착이 가능해졌습니다. 최근 나노 바이오센서는 환자의 상태를 실시간으로 진단하는 유비쿼터스 의료시스템의 중추적인 기술로 급부상하고 있습니다.

http://www.flickr.com/photos/argonne/4728736844/ @Argonne National Laboratory

나노 바이오센서의 원리인 ‘Lab on a chip’은 무엇인가요?

우리는 나노 바이오센서가 바이오센서를 조금 더 ‘소형화’시켰다는 사실에 주목해야합니다. 나노 바이오센서의 기본적인 아이디어 중 하나는 ‘칩 위의 실험실(Lab on a chip)’로, 손톱만한 칩 하나에 실험실에서 할 수 있는 연구를 대체하도록 만드는 것입니다.

http://www.flickr.com/photos/rdecom/6925521698/ @RDECOM


나노 바이오센서는 여러 가지 과정을 한 칩에서 동시에 일어나도록 해야 하기 때문에, ‘NEMS’ 기술이 필요합니다. NEMS란 ‘나노기전시스템(Nano Electro Mechanical System)’으로, 각종 센서와 회로를 나노미터 수준에서 3차원적으로 결합한 시스템입니다. 이 기술을 이용하면 작은 칩 안에서 여러 가지의 반응이 모두 일어나도록 통합시킬 수 있습니다. 
 
바이오센서는 실제 생활에서 어떻게 응용되고 있나요?

바이오센서는 질병진단, 암 진단 등의 의료분야 뿐만 아니라 발효공업, 식품공업, 농림수산업, 환경보존 등 넓은 분야에서 응용이 기대되고 있습니다. 나노 바이오센서를 이용하면 암세포, 혈당, 임신 호르몬, 콜레스테롤 등의 생체물질을 분석할 수 있습니다. 또한 환경호르몬, 중금속, 농약 등의 환경 관련 물질 검출에도 사용할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 생물학적 무기를 감지하거나 특정 화학물질에 대한 분석에도 활용될 수 있다고 합니다.

http://www.flickr.com/photos/argonne/4456798383/ @Argonne National Laboratory


물론 이 중에서 가장 주목받고 있는 것은 ‘의료용 바이오센서’입니다. 대표적으로 혈당센서와 바이오칩센서(lab on a chip, DNA칩, 단백질칩)가 있는데, 이 중에서 혈당센서는 많은 제품이 상용화되어있고 기술이 많이 개발되어있지만, 바이오칩센서는 아직 개발되고 있는 중이라고 합니다. 하지만 최근 들어 바이오칩 센서를 기반으로 하여 암이나 백혈병, 신종플루 등 각종 질병을 진단할 수 있는 기술들이 계속 발표되고 있다고 하니 곧 상용화 소식을 들을 수 있을 것 같습니다.^^

나노 바이오센서의 미래는 어떻게 될까요?

최근 임연호 전북대학교 교수팀은 소량의 혈액만으로도 암을 진단하고, 그 진행 상태, 암을 일으킨 단백질까지 알 수 있는 나노 바이오센서를 개발했습니다. 대학교 연구팀뿐만 아니라 기업에서도 나노 바이오센서의 가능성을 높게 평가하여, 지속적으로 투자하고 있다고 하니, 기대해볼만 하죠?

http://www.flickr.com/photos/tipstimes/7179555448/ @TipsTimes


이제는 의사의 손을 거치지 않고도 나노 바이오센서로 빠르게 질병을 진단해 줄 수 있는 시대가 올지도 모릅니다.

현재 전문가들은 나노 바이오칩의 개발을 통해서 의료 소비의 형태가 ‘치료’에서 ‘예방 및 진단’으로 변화할 것이라고 예측하고 있습니다. 개인이 직접 병원에 찾아가 진단을 받는 것 대신에, 개인 신체의 건강 이상 유무를 실시간으로 파악하고 관리해주는 맞춤형 유비쿼터스 진료가 실현될 수 있습니다. 또한 바이오센서가 발전한다면 향후 원격 의료 및 재택 진료가 가능하게 될 것이라고 하니, 그 미래를 기대해봅니다.

저작자 표시 비영리 변경 금지
크리에이티브 커먼즈 라이선스
Creative Commons License

트랙백 주소 :: http://nstckorea.tistory.com/trackback/496 관련글 쓰기