사스 탐지용 나노바이오센서 개발

Sep 05, 2023

2023년 3월 27일

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작성자: Kim-Astrid Magister, 헬름홀츠 독일 연구센터 협회

인구의 감염 및 면역 상태는 전염병을 처리하기 위한 주요 매개변수로 간주됩니다. 이를 위해서는 항원과 항체를 검출하는 것이 매우 중요합니다. 현재 이러한 목적으로 사용되는 장치(POC(현장 진료) 장치)는 신속한 검사를 위한 옵션 중 하나입니다.

그러나 이들의 민감도는 추가적인 개선이 필요합니다. Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)의 과학자들은 금 나노와이어를 기반으로 한 나노바이오센서를 개발하여 이러한 개선에 성공했습니다. 원래는 코로나19 관련 항원과 항체를 검출하는 용도로만 사용된 바이오센서는 다른 바이오마커에도 적용이 가능하다.

현재 수많은 연구를 통해 SARS-CoV-2를 검출하기 위한 POC 측면 흐름 테스트(LFT)가 일반적으로 PCR 테스트로 알려진 역전사효소-중합효소 연쇄 반응에 대한 훌륭하고 정확한 대안이라는 것이 알려져 있습니다. PCR 테스트에 비해 LFT의 수많은 장점에는 신속한 검출, 현장 테스트, 저렴한 비용 및 실험실 장비 없는 작동이 포함됩니다.

그러나 POC 바이오센서의 가장 큰 단점은 민감도가 바이러스 양에 따라 달라진다는 것입니다. 바이러스 양이 높으면 민감도는 100%인 반면, 바이러스 양이 낮으면 민감도는 10% 미만으로 떨어질 수 있습니다. 이로 인해 위음성 테스트 결과가 나올 수 있습니다. HZDR 연구원의 목표는 빠르고 정확한 결과를 제공하면서 낮은 바이러스 부하를 감지하는 데에도 사용할 수 있는 센서 시스템을 개발하는 것이었습니다.

이를 위해 HZDR 방사성의약품 암 연구소의 Larysa Baraban 박사와 그녀의 팀은 효소, 단백질 및 항체와 같은 다양한 생체 분자를 감지하는 데 사용할 수 있는 금으로 만든 나노 와이어를 활용했습니다.

이 접근법은 측정 시스템의 특성뿐만 아니라 전하 이동, 확산 이동 및 전기 이중층 형성을 포함하여 전극-전해질 계면에서 다양한 프로세스에 대한 정보를 제공하는 기술인 전기화학적 임피던스 분광법과 결합되었습니다. 여기에는 용액 저항과 전극 표면의 거칠기 또는 다공성이 포함됩니다.

"우리 연구에서 우리는 SARS-CoV-2 항원과 항체를 탐지하기 위한 6쌍의 맞물린 금 나노와이어 장치로 구성된 나노스코픽 바이오센서 칩을 개발했습니다."라고 이 프로젝트의 Baraban은 말했습니다.

"이를 통해 코로나19 관련 항원과 바이러스 감염 중 및 감염 후에 나타나는 해당 항체를 모두 검출할 수 있습니다. 우리는 이 방법이 다른 바이오마커 및 병원체에도 적용될 수 있다고 가정합니다. 생체분자를 표적으로 하는 기능층을 수정해야 합니다. 따라서 이 목적을 위해."

현재 업계에서는 어떻게 하면 센서를 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있는지에 대한 고민과 논의가 진행 중이다.

이 연구는 ACS 센서 저널에 게재되었습니다.

추가 정보: Diana Isabel Sandoval Bojórquez 외, SARS-CoV-2 항원 및 항체 검출을 위한 임피던스 나노바이오센서, ACS 센서(2023). DOI: 10.1021/acssensors.2c01686

저널 정보:ACS 센서