숨만 쉬면, 고혈압, 폐암 등 질병 찾아낸다

카이스트 김일두 교수, 호흡속에 들어 있는 아세톤 가스 분석해 당뇨병 진단 센터 개발

날숨가스들을 분석하는 질병진단분석기의 소형화 및 실시간 분석 개요도.

[아시아경제 이영철 기자] 숨만 쉬면 당뇨병, 폐암, 신장병 등의 질병을 찾을 수 있는 센서가 개발됐다. 사람의 호흡가스 속에 들어있는 유기화합물을 분석하는 센서다.

31일 한국과학기술원(총장 강성모, 이하 카이스트)에 따르면 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 사람의 호흡으로 배출되는 아세톤가스를 분석, 당뇨병 여부를 파악할 수 있는 날숨진단센서를 개발했다.

연구팀이 개발한 날숨진단센서는 날숨에서 나오는 유기화합물 농도를 정밀하게 분석할 수 있다. 따라서 당뇨병은 물론 폐암, 신장병 등의 질병을 빨리 진단하는데 활용될 수 있을 전망이다.

사람이 숨을 쉬면서 내뿜는 아세톤, 톨루엔, 일산화질소, 암모니아와 같은 휘발성유기화합물가스는 각각 당뇨병, 폐암, 천식, 신장병의 생체표식인자(바이오마커)로 알려져 있다.

일반적으로 정상인은 900ppb(parts per billion), 당뇨환자는 1800ppb의 아세톤가스를 날숨으로 내뿜는다. 따라서 날숨 속 아세톤가스의 농도차이를 정밀하게 분석하면 당뇨병을 빨리 진단할 수 있고 발병 후 관리도 쉽게 할 수 있다.

연구팀은 얇은 껍질이 겹겹이 싸인 다공성 산화주석(SnO2)센서 소재에 백금 나노입자촉매를 붙인 1차원 나노섬유를 대량제조하는 기술을 개발했다. 이 소재의 겉면에 아세톤가스가 붙으면 전기저항 값이 달라진다. 1000ppb급 아세톤농도에서 소재의 저항 값이 최대 6배 는다.

또 7.6초의 빠른 센서반응속도로 실시간모니터링을 할 수 있으며 전기방사기술로 만들어 나노섬유형상의 대량생산도 쉬워졌다.

나노섬유센서들이 어레이로 이뤄진 당뇨진단센서.

김일두 교수는 “ppb급 농도의 날숨 휘발성 유기화합물가스를 실시간 정밀하게 진단하는 나노섬유센서를 당뇨병이나 폐암진단용 감지소재로 이용하면 여러 질병들을 조기검출, 관리할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구팀은 여러 촉매와 금속산화물 나노섬유조합으로 많은 종류의 날숨가스를 동시에 정확히 진단하는 센서 어레이(array)를 개발, 상용화할 계획이다.

한편 이번 연구결과는 신소재 응용분야 세계적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 20일자 표지논문에 실렸다.

이영철 기자 panpanyz@