소변에서 선택적으로 요오드를 검출할 수 있는 바이오센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

아주대 전자공학과 박성준 교수와 약학대학 김주희 교수 공동연구팀(아주대 연구팀)은 IGZO 기반의 바이오센서 개발에 성공했다고 30일 밝혔다.

IGZO는 인듐(In)·갈륨(Ga)·산화아연(ZnO)으로 구성된 비정질 반도체 물질로 대량생산이 쉽고, 우수한 전자이동도와 내구성을 지녀 차세대 투명 디스플레이, 유해 바이오물질 검출 센서 개발 등 연구에 활용되고 있다.

요오드는 내분비계 필수적 생물학적 음이온으로 전 세계 인구 약 29%가 체내 요오드 농도 관련 문제를 호소하고 있다. 임산부에게 요오드가 부족하면 갑상선 기능 저하로 이어져 태아의 신경 인지능력 발달에 부정적 영향을 미친다.

또 요오드를 과다 섭취할 경우 갑상선염 등 갑상선 기능 장애를 유발해 자가 면역을 위해서는 적절한 체내 요오드 농도 유지는 필수적이다.

기존 소변에서 요오드 농도를 측정하는 방식은 소변 내 다른 이온‧특정 물질의 간섭으로 요오드 농도가 낮아 고가의 실험 장비를 통해 분석에 많은 시간이 필요했다.

그러나 아주대 연구팀은 요오드 이온에 IGZO 금속산화물 채널로 구성된 바이오센서의 전류가 즉각적으로 변화하는 현상에 주목했다. 

반도체와 전해질 계면에 요오드의 산화‧환원 반응에 의한 전류 변화를 분석해 소변에서 요오드 농도를 정량화 했고, 세계보건기구(WHO)에서 제안한 학동기 아동 소변의 요오드 농도를 기준으로 실시간‧연속적으로 요오드를 검출할 수 있는 바이오센서를 개발에 성공했다.

아주대 연구팀이 개발한 요오드 검출 바이오센서는 기존 검사 장비에 비해 분석이 빠르고, 저전압으로 구동이 가능해 소형화를 통해 휴대성 높다. 또 요오드 민감도를 유지할 수 있어 현장진단 검사에도 응용이 가능하다.

이번 연구는 국제 학술지인 ‘센서스 앤 액츄에이터 비: 케미칼’ 11월27일자 온라인판에 게재됐다. 아주대 약학과 석박사과정 황철진 학생이 제1저자로, 전자공학과 석사과정 곽태현 학생과 가천대학교 전자공학과 김창현 교수가 공동 저자로 참여했다.

박성준 교수는 “이번에 개발된 바이오센서는 요오드 외에도 다양한 생체 물질을 검출할 수 있는 핵심 센서 플랫폼”이라며 “관련 연구가 계속된다면 각종 질병의 조기 진단과 위험 물질에 대한 안전성 확보와 다양한 환경물질에 대한 검출이 가능할 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국전력공사 사외공모 기초연구, 한국연구재단 기초연구사업, 식품의약품안전처 민간식의약촉진지원사업의 지원으로 수행됐다.

[ 경기신문 = 고태현 기자 ]