경기대학교(총장 이윤규) 화학과 하영근 교수(공동 교신저자), 송영민 (제1저자), 송종유 (제2저자) 연구팀은 한국표준과학연구원의 유은아 박사(공동 교신저자) 연구팀과 공동연구를 통해 알츠하이머병과 관련된 중요한 바이오마커인 타우 단백질을 극미량 농도부터 정량적으로 검출할 수 있는 경제적이면서 고감도의 바이오센서를 개발하는데 성공했다.

퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병은 대표적인 치매 질환의 하나이다. 현재 평균수명의 증가로 노령 인구는 계속적으로 증가하고 있는 가운데 노인 인구 중 10% 이상이 이 질병으로 인해 어려움을 겪고 있다. 효과적인 치료제가 없어서 완전한 치료가 어렵기에 현재로서는 조기진단으로 발병에 대비하는 것이 최선의 방법이 되고 있다. 그러나 지금까지의 진단 방법은 비용이 많이 드는 양전자 단층촬영(PET) 또는 자기공명영상진단(MRI) 장비를 사용하고 있기 때문에, 발병 전에 진단을 하고 싶은 일반인들에게 쉽게 접근 가능하며 많은 환자를 조기에 신속하게 진단하기 위해서는 저렴하면서도 정확한 측정이 가능한 고감도의 진단 방법의 개발이 절실하다.

기존 트랜지스터 기반의 바이오센싱 기술은 복잡한 포토리소그래피 공정을 통한 전극 보호막 제작으로 인해 대량 및 대면적 생산에 어려움이 있었다. 그러나, 이번에 연구팀이 개발된 기술은 저비용 및 대면적이 가능한 용액공정을 활용하여 자기조립 다중층을 센서 전극의 보호막으로 사용하며 높은 절연특성을 기반으로 안정적인 트랜지스터 기반 바이오센싱 기술을 실현했다. 이 기술은 환자에게서 관찰될 수 있는 타우 단백질 농도의 1만분의 1 수준의 극미량 농도에서도 정확한 분석이 가능하며, 이를 통해 향후 극미량의 타우 단백질 검출이 가능한 알츠하이머 질병 진단을 위한 경제적이며 고감도의 바이오센싱 기술에 적용할 수 있다.

하영근 화학과 교수는 “이번 기술을 적용한다면 향후 경제적이며 효율적으로 알츠하이머 질병을 포함한 다양한 질병들의 조기 진단할 수 있는 센서 플랫폼으로 적극 활용될 수 있을 것으로 전망된다.” 고 밝혔다.

이번 연구성과는 미국화학회(ACS)에서 발간하는 재료화학 분야의 국제학술지인 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이시스 (ACS Applied Materials & Interfaces : 인용지수(IF) = 9.5)’에 9월 15일자 온라인 공개됐으며 연구의 우수성을 인정받아 표지논문으로 선정돼 9월27일 (예정) 출판된다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 기본 및 중견연구 지원사업과 KRISS 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.