인공 나노 적혈구를 이용한 심혈관 질환 바이오 마커 검출
[대학저널 장원주 기자] #. 심혈관 질환은 생명을 위협 할 수있는 위험한 질환이며 심부전, 심근 경색, 뇌졸중과 같은 질환을 포함합니다. 심혈 관계 질환 발생 직후 병원에서 치료를받지 않으면 생존율이 극히 낮은 무서운 질병입니다. 이러한 질병이 발생하면 일회성 발생으로 치료로 해결할 수있는 질병이 아니며 당뇨병 등 환자의 상태를 지속적으로 모니터링하고 위험도를 확인해야합니다. 심혈관 질환 위험과 관련된 체내 바이오 마커가 연구되어 왔으며, 하나의 바이오 마커로는 정확한 진단이 어렵다는 사실이 밝혀졌습니다. 질병의 위험을 확인하기위한 기존 기술 외에도 심혈관 질환 발병 전후에 체내 농도가 크게 증가하는 단백질 인 피브리노겐을 측정했습니다. 기존 피브리노겐 측정 기술의 경우 효소를 이용한 낮은 정확도와 높은 오차 범위로 인해 정확한 측정이 불가능했습니다.
고려 대학교 (총장 정진택)는 윤대성 교수 (그림)광운대 이규도 교수와 이정훈 교수의 공동 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 적혈구 막에 존재하는 피브리노겐 수용체 (인테그린 αIIbβ3)를 사용했다고 1 일 밝혔다.
이를 위해 적혈구에서 세포막과 막 단백질을 추출하고 직경 70nm (나노 미터)의 금 나노 입자에 코팅하여 나노 크기의 적혈구 모방 체를 생성했습니다. 이 모방 체를 사용하면 정상적인 적혈구처럼 상처가 다쳤을 때 발생하는 혈액 응고 과정을 모방 할 수 있습니다. 특히, 적혈구 모방 체는 피브리노겐에 반응하여 응집되었고, 피브리노겐의 농도가 증가할수록 응집도는 증가 하였다. 금 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명 현상은 피브리노겐의 농도에 따라 응집 정도에 따라 변화하여 관찰 할 수 있었다.
이번에 개발 된 바이오 센서 기술은 기존 병원에서 사용하던 피브리노겐 분석법에 비해 다양한 장점이있다. 기존의 방법은 피브리노겐의 고분자 인 불용성 피브린을 간접 분석하는 방법이지만, 센서 개발의 경우 수용성 모노머 피브리노겐을 직접 검출하는 방법입니다. 또한 혈액 응고 과정에서 발생하는 다양한 간섭 물질의 영향을받지 않고 프 브리 노겐에만 반응하는 등 민감도와 특이도가 크게 향상되었습니다.
심혈관 질환 위험군의 환자들은 언제 심혈관 질환이 재발할지 걱정하며 삶을 살고 있습니다. 이러한 위험 그룹의 환자가 심혈관 질환의 위험을 결정하기 위해 자신의 상태를 모니터링하면 환자의 불안을 줄일 수 있습니다. 또한 앞으로 발생할 심혈관 질환을 예방하여 더 많은 생명을 구할 수있을 것으로 기대됩니다.
이와 관련하여 영국 케임브리지 대 공중 보건부 선임 연구원 Stephen Kaptoge는 “섬유소원과 CRP (공동 연구 프로그램)의 농도를 측정하고 기존 심혈관 질환의 위험을 평가하면, 심혈관 질환 발생 전 약물 치료만으로 위험 요인을 제거하고 23,000 달러를 절약 할 수있다”며 심혈관 질환 발생 후 입원, 수술, 간호 비가 줄어들어 가능하다.
윤 교수는“이번에 개발 한 센서는 혈액 응고라는 신체의 생물학적 현상을 자연스럽게 모사하여 개발 한 세포막 기반 바이오 센서로, 이러한 세포막 생체 모방의 개념은 다양하게 확장 될 수있다. 예를 들어 각종 질병의 발병을 자연적으로 모사하여 질병을 유발하는 세포막으로 코팅 된 바이오 센서와 암,자가 면역 질환, 감염증 등 질병을 진단 할 수있는 다양한 생체 모방 바이오 센서를 개발할 수있다.
본 연구는 자연 시뮬레이션 혁신 기술 개발 사업 (한국 연구 재단) 연구 과제, 정보 공학과, 교신 저자) 이정훈 교수 (광운 전기 공학과)의 일환으로 수행되었다. 대학, 교신 저자)가 주 저자로 참여했다. 또한 지난달 30 일 나노 기술 및 복합 재료 분야의 권위있는 국제 저널 인 ACS Nano에 온라인 표지로 발표됐다.
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