국립한국교통대학교(총장 박준훈)는 전기공학전공 이원석 교수가 타액 내 존재하는 비타민D 센서를 개발했다고 17일 밝혔다.

이번 연구는 성균관대학교 바이오 메카트로닉스학과 박진성 교수와 공동연구로 진행됐다.

기존 비타민D 검출은 주로 혈액샘플에서 분석하지만, 공동연구팀은 침 샘플에 존재하는 비타민D3를 고민감도, 고선택도 검출 할 수 있는 ‘비침습 기반 비타민 D 검출용 샌드위치 타입 압타 센서’를 개발한 성과를 낸 것이다.

이번 연구결과는 기구 및 기계장치 분야 최고 학술지인 Sensors and actuators B-chemical (Impact factor: 7.460. 분야 상위 3위 4.7%)에 2022년 3월 15일 온라인 게재됐다. (논문명: Ultrasensitive detection of 25-hydroxy vitamin D3 in real saliva using sandwich-type electrochemical aptasensor)

공동연구팀은 ▲25-하이드록시 비타민 D3(이하 비타민 D3)가 골다공증, 정신질환, 코로나19 예방 및 코로나19 환자의 중증도에 큰 영향이 있다는 학계 보고가 있다는 점 등에 주목하여 비타민 D3를 민감하고 선택도 높은 검출이 가능한 센서를 개발하는 연구를 진행했다.

공동연구팀은 타액 내 비타민D3 수치가 혈액 내 비타민D3 수치와 상관관계가 있다는 연구결과들에 영감을 받아, 비-침습 방식으로 비타민D3를 검출할 수 있는 전기화학 기반 센서를 개발하였다.

전기화학적 신호를 증폭하기 위해 그라핀-이산화몰리브덴 복합체 이용하였고, 타액 내 존재하는 방해물질들의 센서 성능 저하를 방지하기 위해 압타머와 차단단백질, 그리고 비타민 전용 전기화학 표지자인 MB-TAD를 합성하여 이를 극복하였다.

공동연구팀이 개발한 센서는 타액 내 존재하는 비타민D3를 0.6 ng/mL 농도까지 검출하는데 성공하였다. 또한, 유사한 구조를 가진 비타민D군 뿐만 아니라 기타 비타민들(A, C, E)과 비교하였을 때, 선택적으로 비타민D3만 검출할 수 있었다.

이원석, 박진성 교수는 “이 연구는 타액뿐만 눈물, 땀 등 비침습 분야의 원천 기술이며, 향후 바이오센서시장에 직접 적용 가능한 획기적인 센서기술이 될 것이다” 이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단(전략과제, 바이오·의료기술개발사업)과 한국환경산업기술원의 환경기술개발사업 및 범부처전주기의료기기연구개발사업단의 지원으로 수행되었다.