나노 바이오 센서 - nano baio senseo

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나노바이오센서팀은 질병 조기진단 및 모니터링을 위해 기능성 나노 및 바이오 소재, 바이오센싱 소자 및 표준 측정기술을 개발하고, 이를 통해 초고감도, 고신뢰도의 나노바이오센싱 표준 플랫폼을 개발 및 구축하고 있습니다. 나노바이오센싱 표준 측정기술 및 플랫폼에 기반하여 바이오산업의 빠르고 지속가능한 성장을 위한 기술지원에 기여합니다.

주요 연구분야

주요성과

• 액침실리콘 타원계측 바이오센서를 이용한 급성심근경색 바이오마커 cTnI 고감도 측정기술 개발
• 질병진단용 다채널 액침실리콘 타원계측 바이오센서 시작품 제작(2020년 국가연구개발 우수성과 100선 선정)

다른 팀 소개 보기

• 첨단오페란도분석팀
• 나노분광이미징팀
• EM나노메트롤로지팀
• 극한측정연구팀
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나노바이오센서 시장 및 기술 동향

[요약문]

최근 인간수명 100세 시대가 도래하면서, 인간의 질병진단과 개인건강관리에 대한 관심이 증대함에 따라, 건강한 먹거리와 함께 스마트 헬스케어를 위한 다양한 제품이 개발되어 시장에 출시되고 있다. 특히, 나노바이오센서를 이용한 개인건강 모니터링을 비롯한 질병진단 및 사후 관리 제품들은 나노기술과 바이오기술을 접목한 첨단융복합기술로서 기존의 바이오센서의 성능을 향상시키고, 종래에는 불가능한 수준의 검출한계를 뛰어넘는 등, 괄목한 성장을 이뤄내고 있다. 본 보고서에서는 나노바이오센서의 소개와 기술연구동향을 알아보고, 이를 촉진하기 위한 세계 각국과 국내에서 추진하는 정책동향, 그리고 새로운 시장창출을 위한 산업계의 동향을 살펴봄으로써, 향후 국내 나노바이오센서 분야의 발전을 도모하기 위하여 필요한 전략이 무엇인지 도출하고자 한다.

[목 차]

1. 기술의 개요
  1.1 나노바이오센서의 특징
  1.2 나노바이오센서의 활용 분야

2. 나노바이오 관련 정책 동향
  2.1 해외 정책 동향
  2.2 국내 정책 동향

3. 나노바이오센서 연구개발 동향
  3.1 해외 기술개발 동향
  3.2 국내 기술개발 동향
  3.3 국·내외 특허 현황

4. 나노바이오센서 시장 동향
  4.1 산업화 현황
  4.2 나노바이오센서 시장 확대 전망

5. 나노바이오센서 발전 전망
  5.1 세계시장 발전 전망
  5.2 국내기술과 시장 전략

1. 기술의 개요

1.1. 기술의 특징

□ 나노바이오센서의 정의

o 바이오센서는 특정 분자(Analyte)의 감지를 위하여 효소, 항체, 항원, 수용체, DNA 등 여러 종류의 생물분자(Bio Receptor)를 이용하여 분자 수준에서 물질을 검출하고, 물리화학적 신호변환기(Signal Transducer)를 통하여 상호작용을 인식하는 장치임

o 나노바이오센서란 나노입자, 나노패턴, 나노와이어, 나노갭, 나노채널과 같은 나노기술을 이용하여 바이오센서의 성능을 개선하거나, 분자수준에서 물질을 검출하는 센서임

그림 1. 나노바이오센서의 구성 및 작동 원리 (바이오센서 글로벌 시장 동향 분석, 한국기계연구원, 2011)

...................(계속)

※ 출처 : 생물학연구정보센터(BRIC)(바로가기)

4차 산업혁명이 경제, 사회, 과학 전반에 영향을 미치고 있는 현재, 많은 사람들이 생명 기술이 다가오는 미래에 새로운 산업의 한 축을 담당할 것이라고 예상하고 있다. 그 중에서 융합기술을 기반으로 한 융합바이오기술은 기존 생명 기술에 활력을 불어 넣고, 기술발전을 가속화할 첨병으로 기대하고 있다.

경희대학교 의과대학 황교선 교수팀은 나노바이오센서를 개발하여, 혈액 내 극미량 (피코그램 (pg/mL)) 수준으로 존재하는 바이오마커 (질병표지 단백질)를 빠르고 정확하게 검출하는 결과를 얻어내고 있다. 현재 개발된 나노바이오센서를 이용하여 알츠하이머병, 파킨슨병 등과 같은 퇴행성 신경질환을 조기에 피검사로 스크리닝하는 임상연구를 진행하고 있으며, 개발된 바이오센서는 국내 스타트업 기업에 기술이전되어 상용화를 준비 중에 있다. 이러한 나노바이오센서 기술은 ‘플랫폼’ 성격의 기술이어서 최소한의 기초 연구만 수행하면 다양한 감염병 조기 스크리닝에 활용될 수 있는 장점을 가지고 있다. 만약에, 새로운 바이러스로 인하여 사람간의 감염이 진행되고 있다면 확진을 위한 rt-PCR 검사전에 쉽고 빠르게 바이러스 감염 여부를 판별할 수 있는 가능성이 있을 뿐만 아니라 새로운 바이러스의 등장에 선제적으로 대응 할 수 있는 유용한 기술 중 하나라고 할 수 있다. 물론, 현장에 적용 되려면 여러가지 과학적 입증을 거쳐야 하지만 처음부터 개발하는 것이 아닌 개발된 바이오센서 플랫폼의 응용처를 확대하는 것이므로 신종 바이러스로 인한 위협이 증가되는 시점에 효과적으로 적용여부를 판단하여 활용할 수 있는 장점이 있다.

2019년 말에 중국에서 발생한 신종 코로나바이러스 (2019-nCoV)로 우리나라를 비롯한 전세계가 긴장하고 있다. 2차,3차 이상 감염을 넘어서 대확산의 기로에 서 있는 지금, 새로운 바이러스 감염여부를 조기에 빠르게 판단할 수 있는 기술에 대한 요구가 증가하고 있다.

현재 real-time polymerase chain reaction (rt-PCR)이 코로나 바이러스의 유전자를 대상자의 체액에서 검색하는 방법이 확진용으로 활용되고 있으나, 현장 활용을 위해서는 분석 시간과 민감도에 있어서 제한점이 있다. 새로운 바이러스가 등장했을 때 이 바이러스에 감염 여부 및 잠복기 상태 여부를 1시간 이내에 혈액 검사와 같은 체액 분석으로 알아 낼 수 있다면, 지금보다 더욱 적극적으로 보건당국이 대응할 수 있을 뿐만 아니라 국민들의 막연한 두려움도 줄어 들 것이라고 예상할 수 있다.

신종 바이러스의 등장에 빠르게 대응할 수 있는 첫 단추는 감염여부를 조기에 알아내는 것인데, 융합바이오기술의 하나인 나노바이오센서기술이 이를 현실화 할 수 있다. 바이러스에 감염되면 사람의 세포 내에 바이러스 침투하게 되고 증식여부를 바이러스가 결정하고 복제을 하게 되는 경우 수일 내에 증상이 나타난다. 바이러스가 인체 내 세포에 들어갔지만 복제을 하지 않고 숨어서 웅크리고 있는 기간을 잠복기라고 하는데, 이 잠복기에 증상은 나타나지 않지만 바이러스는 엄연히 인체 내에 존재하고 있다. 바이러스 감염 의심자의 혈액을 채취하여 세포 내 바이러스를 존재 여부를 확인할 때, 복제 전이라서 바이러스의 양이 매우 적다고 하더라도 나노바이오센서를 활용하면 바이러스의 존재 여부를 확인할 수 있다. 나노바이오센서의 큰 장점은 우수한 민감도라고 할 수 있는데, 기존의 기술로는 검출할 수 없는 매우 적은 양의 생체물질을 검출 할 수 있는 것이라고 생각하면 된다. 집에서 사용하고 있는 체중계에 종이 한 장을 올려놓으면 체중계의 바늘은 ‘0’에서 움직이지 않지만 종이 한 장은 작지만 무게를 가지고 있는데, 체중계는 이 작은 무게를 알아 낼 수 없는 민감도를 가지고 있기 때문에 체중계의 바늘이 계속 ‘0’을 가리키고 있는 것이다. 동일한 종이를 1g 까지 측정이 가능한 고감도 저울을 사용하게 되면 종이의 무게가 약 10g 이라고 저울의 바늘이 움직이게 되는 것과 같은 이치라고 할 수 있다. 여기서 고감도 저울의 역할을 하는 것이 바로 나노바이오센서이다.

과학기술이 비약적으로 발전하고 있음에도 불구하고 신종 바이러스 등장에 전 세계가 우왕좌왕하고 있는 지금, 혹시 모를 미래의 위협에 빠르게 대처할 수 있는 융합바이오기술을 지속적으로 눈여겨 볼 필요가 있다.

온라인 중앙일보