이스라엘 미국 공동연구 당뇨환자 혈당 정확히 측정
이스라엘 히부르 대학교(Hebrew University) 연구진과 미국 에너지부 부룩 헤븐 국립 연구소는 효소를 감는 작은 전기선으로써 금 나노 입자를 사용하여 생체내 물질의 수치를 정확히 감지하는 바이오 센서를 개발했다.
지난 3월 21일자 학술지 Science지에 발표된 이 기술은 모델로 사용된 당 산화 효소(glucose oxidase enzyme)가 당을 산화시켜 전자(electron)를 생산하게 되고 이는 금 나노 입자 (gold nanoparticle)연결을 통해 전극으로 채널화되어 감지될 수 있다는 것.
이런 체계는 오염원, 감염, 질환 표식자, 바이오테러리즘 물질(bioterrorism agents)을 빠르고 값싸게 감지하는데 유용한 기술이 될 수 있다. 특히 당뇨병 환자에게서 혈당을 정확히 측정하는데 이용될 수 있다.
금 나노 입자는 직경이 1.4 나노미터로 두가지 중요한 역할을 한다. 첫째 금 나노 입자는 효소의 전극으로의 결합에 방향성을 잡아준다. 둘째는 금이 도체이므로 효소 반응 결과 생성되는 전자의 흐름에 대한 전기적 통로를 제공한다.
예를 들어 당이 효소에 의해 산화되면 전자가 생성되어 금 나노 입자를 통해 전극으로 흘러 들어가고 전류가 높아질수록 높은 수치의 당이 존재함을 의미하게 된다.
이번에 개발된 체계는 전자 수용체로 정상 효소를 사용하는 기존의 방법보다 7배 더 큰 감도를 가짐이 밝혀졌다.
개발된 나노 입자 효소 체계의 장점은 산소나 아스코르브산 같은 물질에 의해 혈당 측정이 영향을 받지 않는다는 점이다.
또한 혈당 측정에만 응용되는 것이 아니라 이런 방식으로 많은 다른 물질이 금 나노 입자를 이용하여 전극에 붙여질 수 있고 여러 질환 마커들도 감지되어질 수 있다.
이런 바이오 센서는 두 세가지 분자와 전극으로 구성되어 매우 크기도 작고 값싸고 휴대하기 간편하다는 장점도 가지고 있다.
이 연구는 국립 보건원(National Institutes of Health)과 미국 에너지부(Department of Energy)의 지원으로 이루어졌다.