서강대 신관우 교수, ‘종이 전자 진단칩’ 개발
한국연구재단은 서강대 신관우 교수가 가정용 잉크젯 프린터와 스마트폰 만으로 혈액으로 진단을 할 수 있는 ‘종이 전자 진단칩’을 세계최초로 개발했다고 12일 밝혔다.
잉크젯 프린팅을 이용해 제작된 자동화된 진단칩과 센서를 결합시킨 다중 질병 진단칩 및 휴대폰으로 무선 제어하는 장비.한국연구재단 제공
이 진단칩은 프린터된 후 스마트폰에 연결하면 진단 전처리 과정이 자동으로 수행돼 질병에 의한 혈액 변화 3가지(혈당, 신장, 뇌)를 동시에 판정할 수 있다.
연구팀은 전도성 배선이 프린팅된 종이칩 표면 위에 전기가 흐르도록 전기장을 부여하면 전기장 형성으로 액체가 프로그램된 위치와 방향으로 이동함을 발견했다.
이를 통해 진단에 필요한 시약의 혼합이나 반응시간 등을 사전에 입력된 프로그램으로 정밀하게 제어토록 했다.
그 결과 출력된 종이칩 위에 휴대폰으로 구동 가능한 무선장비를 결합해 유체의 이동을 무선으로도 제어 가능하며, 기존 복잡한 전처리 과정을 종이 위에 자동화할 수 있음을 확인했다.
연구팀은 센서를 부착해 스마트폰으로 진단의 모든 전처리 과정은 무선으로 제어하고 혈당, 신장, 뇌 관련 질병을 동시에 진단 및 분석할 수 있는 실제 진단기기를 개발했다.
블루투스로 연결된 장비는 혈액의 진단에 필요한 여러 단계의 과정을 휴대폰의 프로그램으로 제어하며, 최소 한 방울의 혈액으로도 3가지 이상의 신체의 이상 현상을 동시에 진단할 수 있다.
연구팀은 이 기술로 의료시설에서 실시간 원격제어가 가능한 ICT 연계형 현장 진단 기기와 전염성 바이러스나 박테리아의 검출 등을 위한 현장 진단 기기 등에 응용될 수 있을 것으로 보고 있다.
신관우 교수는 “고가의 장비 없이 종이, 재생지를 이용하여 가정용 프린터로 수 천 개의 칩을 손쉽게 만들 수 있다. 개인 맞춤형 의료 서비스, 바이러스·박테리아 검출을 위한 현장 진단기기 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스 테크놀로지(Advanced Materials Technologies) 3월16자 표지 논문으로 게재됐다.
ynwa21@ilyodsc.com