경북대학교 화학과 이혜진 교수팀은 9일 같은 학과 정성화 교수, 서강대 화학과 오한빈 교수와 공동연구로 소변 한 방울로 신장 질환을 신속하게 진단할 수 있는 새로운 머신러닝 기반의 종이칩 자가 진단키트를 개발했다. 기존 종이칩 자가 진단키트보다 분석 감도가 50배 이상이고, 혈액 및 점액 채취가 어려운 반려동물도 소변으로 손쉽게 신장질환을 진단할 수 있다.

종이칩 진단키트는 측면 흐름 분석법을 사용하는 진단법이다. 보통 검사에서 양성 결과는 색상이 있는 선이 2줄로, 음성 결과는 1줄로 나타나는 방식이다. 가장 널리 알려진 방법이 COVID-19 자가 진단키트와 임신 진단키트 등이 있다.

▲(좌부터) 이혜진 교수 정성화 교수 물야수피안토 박사과정생

공동연구팀은 색깔의 선명도를 좀 더 확실하게 할 수 있는 금속유기 구조체(MOF)를 이용해 혈액 또는 점액이 아닌 소변으로 분석할 수 있는 종이칩 자가 진단키트를 개발했다. 이 자가 진단키트는 기존 COVID 진단키트에 많이 사용됐던 금 나노입자의 자주색보다 분석 감도가 50배 이상 높은 것으로 확인됐다고 연구팀은 설명했다.

또한, 공동연구팀은 ‘인공지능·감성 분석 도구’라는 기계학습모델을 통해 개발한 소프트웨어 프로그램인 AI-SAT를 사용자 친화적인 그래픽 인터페이스를 갖춘 스마트폰과 접목해 진단키트 결과의 신속성과 정확도를 증대시켰다.

이혜진 교수는 “이번 연구에서 대상질환으로 테스트 한 것은 사람의 신속한 신장질환 자가 진단으로, 현재는 반려동물 신장질환 자가 조기 진단에도 확대해 적용하고 있다. 혈액 또는 점액 채취가 매우 까다로운 반려동물의 경우 소변시료를 이용해 반려동물의 신장질환을 손쉽게 진단할 수 있어 커지고 있는 반려동물 의료시장에도 큰 역할을 할 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.

한국연구재단 기초연구실지원사업과 중견연구지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구는 경북대 화학과 이혜진 교수팀을 중심으로 같은 학과 정성화 교수, 물야수피안토 박사과정생, 유동규 박사와 서강대 화학과 오한빈 교수와 같은 학과 황하경 석사과정생이 공동연구로 참여했다.

연구 결과는 분석화학 분야 최고 권위의 저명 국제학술지인 ‘ACS Sensors’ 3월 22일자에 발표됐다.