새로운 장치, 침대 옆 혈액 검사 결과 1시간 안에 제공 가능

혈액 샘플을 제공하기 위해 의사를 찾는 환자는 일반적으로 바늘과 주사기를 가지고 실험실에서 결과가 나올 때까지 몇 시간 또는 며칠을 기다려야 합니다.

콜로라도 볼더 대학 연구진은 한 시간 안에 손가락에 피를 찔러 정확한 결과를 제공할 수 있는 새로운 휴대용 사운드 기반 진단 시스템을 개발해 현재의 상황을 바꾸고자 합니다.

이 팀은 10월 16일 저널 "Science Advances"에 게재된 새로운 논문에서 이 시스템을 설명합니다.

콜로라도 볼더 대학 화학 및 생물 공학과 조교수이자 이번 연구의 수석 저자인 와이엇 쉴즈는 "우리는 매우 사용자 친화적이고 다양한 환경에 배치할 수 있으며 단시간 내에 귀중한 진단 정보를 제공하는 기술을 개발했습니다."라고 말했습니다.

과학자들은 진단 검사를 대중화하기 위해 노력해 왔지만, 농촌 지역이나 개발도상국의 사람들이 진단 검사를 접하기란 쉽지 않았고, 혈액 검사의 경우 바늘을 싫어하는 사람들에게는 두려운 일이었습니다.

코로나19 검사나 임신 검사와 같은 기존의 신속 검사는 혈액이나 소변에 특정 바이오마커가 있는지 여부를 빠르게 "예" 또는 "아니요"로 알려줄 수 있지만, 일반적으로 그 양이 얼마인지는 알 수 없으며, 매우 적은 양을 감지할 만큼 민감하지 않습니다.

반면, 임상 혈액 검사에 대한 황금표준은 민감도가 매우 높아 희귀하거나 부족한 바이오마커도 감지할 수 있지만, 값비싼 장비와 복잡한 기술이 필요하고 환자가 결과를 받기까지 며칠이 걸릴 수 있습니다.

저자들은 혈액 검사 회사 Theranos Inc.가 몰락한 이후로 바이오센싱 분야에 회의론이 존재한다는 것을 인정합니다. Theranos Inc.는 2015년에 한 방울의 혈액으로 수백 개의 바이오마커를 감지하겠다고 약속했습니다. 그들의 발명품은 다르게 작동하며, 현재는 사라진 스타트업과 달리 체계적인 실험과 심사평가를 거친 연구에 기반을 두고 있다고 그들은 말했습니다.

"그들이 주장한 것은 지금 당장은 불가능하지만, 많은 연구자들이 언젠가는 비슷한 것이 가능하기를 바라고 있습니다." 이 학과의 박사 후보생이자 주저자인 쿠퍼 톰이 말했다. "이 연구는 그 목표를 향한 한 걸음이 될 수 있지만, 누구나 접근할 수 있는 과학에 뒷받침되는 것입니다."

사운드 진단

쉴즈와 톰은 민감도가 뛰어나고, 휴대성이 뛰어나며, 사용하기 쉬운 도구를 개발하기 시작했습니다.

그들의 비밀 재료는 "기능적 음성 음향 대조" 입자(fNACP)라고 부르는 작은 입자와 혈액 샘플에 음파를 전달하는 맞춤형 휴대형 기구 또는 "음향 피펫"입니다.

Thome은 fNACP(기본적으로 세포 크기의 고무 공)를 기능성 코팅으로 맞춤 제작하여 감염성 바이러스나 단백질과 같은 지정된 바이오마커를 인식하고 포착하도록 설계했습니다. 또한 입자는 혈액 세포와는 다르게 음파의 압력에 반응합니다. 음향 피펫은 이 독특한 반응을 활용합니다.

"우리는 기본적으로 음파를 사용하여 입자를 조작하여 매우 작은 양의 유체에서 빠르게 분리합니다."라고 Thome은 말했습니다. "이것은 혈액 바이오마커를 측정하는 완전히 새로운 방법입니다."

소량의 혈액을 맞춤형 입자와 섞어 피펫 안에 넣으면 음파가 입자를 챔버 측면으로 밀어내어 내부에 가두고 나머지 혈액은 씻어냅니다.

입자에 부착된 나머지 바이오마커는 형광 태그로 표시된 후 레이저를 쏘아 존재량을 확인합니다.

이 모든 일이 손바닥에 쏙 들어오는 장치 안에서 70분 이내에 일어납니다.

"저희 논문에서, 이 피펫과 입자 시스템은 금본위 임상 검사와 동일한 민감도와 특이도를 제공할 수 있지만, 워크플로를 급진적으로 단순화하는 장비 내에서 가능하다는 것을 보여주었습니다."라고 쉴즈는 말했습니다. "환자의 침대 옆에서 바로 혈액 진단을 수행할 수 있는 잠재력을 제공합니다."

이는 환자가 감염성 질환을 앓고 있는지 여부뿐만 아니라 바이러스 부하가 얼마이고 얼마나 빨리 성장하고 있는지 평가하는 데 특히 유용할 수 있습니다. 이 장치는 또한 누군가가 부스터 샷이 필요한지 여부를 결정하기 위한 항체 측정, 알레르기 검사 또는 특정 암과 관련된 단백질 감지에 역할을 할 수 있습니다.

이 연구는 개념 증명이며, 이 장치가 상용화되기 전에 더 많은 연구가 필요합니다. 저자는 특허를 신청했으며 이 기술을 여러 환자에게 동시에 적용하거나 여러 바이오마커를 동시에 테스트하는 방법을 모색하고 있습니다.

쉴즈는 "이것이 환자의 혈액 샘플을 채취하고 실험실로 가져가서 결과를 기다려야 하는 오랜 과제 중 일부를 해결할 수 있는 많은 잠재력을 가지고 있다고 생각합니다."라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241017113707.htm