이도환 교수(전기공학과) 연구팀

나노전기운동력을 활용한 고감도 신속 면역진단 기술 개발

- 기존LFA 대비COVID-19 검출 감도를 32.5배 향상시킨 TNF-LFA 기술 개발 -

- 나노섬유 하이브리드 젤을 활용해 외부 장비 없이 높은 선택성과 정확도 유지 -

- 저비용·고효율 방식으로 다양한 현장진단 및 바이오센서 기술로 확장 가능 -

- Biosensors and Bioelectronics (IF: 10.7, JCR 상위2.4 %) 저널에 게재 -

모교 이도환 교수(전기공학과) 연구팀이 나노전기운동력을 활용한 고감도 신속 면역진단 기술을 개발했다. COVID-19 팬데믹 동안 신속하고 정확한 진단이 감염 확산을 막는 핵심 요소로 떠오르면서 간편한 현장진단(Point-of-Care) 기법인 측면유동분석법(Lateral Flow Assay, 이하 LFA)이 주목받았다. 하지만 기존 LFA 기술은 감도가 낮아 정확도가 떨어지는 한계가 있었다. 이에 모교 이도환 교수 연구팀은 별도의 외부 장비 없이도 기존 LFA의 성능을 획기적으로 향상 시킬 수 있는 나노전기운동력 강화 측면유동분석법(Tangential Nanoelectrokinetic Force-Enhanced Lateral Flow Assay, 이하 TNF-LFA)을 개발했다. 

연구팀은 나피온-셀룰로오스 나노섬유 하이브리드 젤을 테스트 라인 아래에 삽입해 이온 공핍력(Ion Depletion Force)을 유도, 항원-금나노입자 복합체가 나이트로셀룰로오스 멤브레인 표면(육안으로 측정 가능한 깊이인 ~10 µm내)에서 항원-항체 결합 반응을 효과적으로 일어날 수 있도록 설계했다. 이를 통해 기존 LFA 대비COVID-19 뉴클레오캡시드 단백질 검출 한계를 32.5배 향상(0.24 ng/mL)시켰으며 임상시험 결과 100% 민감도와 100% 특이도를 기록해 기존 LFA(66.7% 민감도, 100% 특이도) 대비 뛰어난 성능을 입증했다.

또한 본 기술은 호흡기세포융합바이러스A·B, 코로나OC43, 인플루엔자A·B 등 다른 호흡기 병원체와의 교차반응이 없으며 별도의 장비 없이 간단한 형태로 적용 가능해 저비용·고효율의 현장진단 솔루션으로 활용될 수 있다. 나아가 TNF-LFA 기술은COVID-19를 넘어 다양한 LFA 키트 및 Colorimetric 바이오센서에도 적용 가능한 플랫폼 기술로 확장될 수 있어 감염병 진단뿐만 아니라 생물학적 분석 및 의료 진단 분야에서 다양한 응용이 기대된다. 이번 연구는 광운대학교 교내연구비 지원으로 수행되었으며 연구 결과는 ELSEVIER에서 발간하는 국제 저명 학술지인 Biosensors and Bioelectronics(IF=11.19)에 논문이 게재되었다.

https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117357 

출처 : 광운대학교 최신연구성과 (kw.ac.kr)