서울아산병원 융합의학과 (의공학연구소) 김준기 교수 및 남궁정만 교수 연구팀 (제1저자: 이상화 박사후연구원, 남궁정만 부교수)은 요관 협착에 의한 신장 손상 동물의 소변을 샘플의 전처리 없이 라만 분광 분석기술을 이용해 진단하는 기술을 개발하였다.

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본 기술은 혈액 또는 소변 등의 인체 유래물로부터 라만 분광 분석 기술을 통해 샘플의 분리 및 염색 등의 전처리 없이 진단할 수 있는 기술이다. 라만 분광 기술은 단파장의 레이저 빛을 샘플에 조사하였을 때, 비탄성 산란되어 반사되는 빛의 스펙트럼으로부터 샘플의 화학적 정보를 획득하는 원리이다.

 

이러한 라만 스펙트럼은 타겟 분자들이 금속의 거친 표면에 존재할 때 신호의 세기가 비약적으로 증가하게 되는데, 이를 표면증강라만 (Surface enhanced Raman spectroscopy, SERS) 이라고 하며 이러한 기술을 통해 민감한 진단을 가능하게 해준다.

 

본 연구팀은 ZnO 나노막대 구조에 금 코팅막을 형성하여 표면증강라만 센싱 칩을 제작하였다. 이러한 센싱 칩은 수십 나노미터의 다공성 구조를 가지고 있으며, 혈액 및 소변 등에 존재가능한 세포(수십 마이크로 미터), 적혈구(~8 μm) 및 박테리아(~수 마이크로 미터) 등의 노이즈 원을 필터링하는 기능을 내장하고 있다.

 

또한, 다공성 구조 내의 바이오 마커들만 라만 신호가 증강되어 선별적 측정이 가능하다. 본 논문에서는 요관 협착 동물모델에서 획득된 소변으로부터 신장 손상을 SERS를 통해 측정할 수 있었으며, 조직 병리 및 PCA 통계분석을 통해 신뢰성을 확보하였다.