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배포번호 : 2010 - 21호 배포일자 : 2010. 3. 17.(수)		매수 : 보도자료 3매(참고 5매)	배포처 : ETRI 홍보팀

====================< 시나리오(안) >=======================

# 지방에서 개인사업을 하는 김사장은 올해 50세로 약 3년전 간암 진단을 받고 서울의 모대학병원에서 간암 수술을 받았다. 그 후 매 6개월 마다 정기 검진을 받으면서 재발 여부를 체크하고 있다. 그런데 다음 정기검진까지 기다리기가 불안하여 「현장진단용 암마커 감지 반도체바이오칩과 리더기」를 이용하여 집에서 혈액 2~3 방울을 채취하여 간편하게 간암 표지자의 혈액중 농도를 측정할 수 있었고, 측정결과 수치가 높게 나와 정밀진단을 받으러 바로 병원으로 향했다.

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ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 17일, 혈액이나 침과 같은 체액속에 들어 있는 각종 성분을 정확하게 정량적으로 알아내 간암, 전립선암, 대장암을 비롯한 각종 질병의 유무나 진행 상태에 관련된 정보를 제공하는 「‘반도체 바이오센서 칩’과 ‘리더기’」를 개발하여 차세대 바이오 센서 기술의 조기 산업화를 추진할 수 있게 되었다고 밝혔다.

특히, 사람 혈청내 암마커를 감지하는 핵심 원천기술인 「전기적 질병인자 감지법」이 개발되어 미국과 차세대 바이오센서 기술경쟁에서 우리나라가 한 발 앞서게 되었다. 이번 연구결과는 바이오센서 최정상급 학술지인 ‘바이오센서즈 앤드 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)’에 3월 15일자로 게재되었다. <참고자료 참조>

「반도체 바이오센서 칩」은 진단검사실을 구비하고 있지 않은 1차 진료기관이나 보건소, 실버 타운, 일반 가정 등에서 간편하게 혈액 몇 방울로 검진이 가능해져서 향후 ‘유-헬스 서비스용 현장진단 기기’로 널리 활용될 수 있다.

비표지식으로 질병 인자를 검출하는 단계가 간단하여 감지 시간이 짧고, 반도체 양산공정을 그대로 이용하므로 저가로 대량생산이 가능하며, 단일 칩내 여러 가지 센서를 집적하여 동시에 다종 질병 인자 검사가 가능하다.

칩의 구조를 나노미터 크기로 제작하여 고감도 검출이 가능하며, 휴대 가능한 다양한 질병감지 센서 뿐만 아니라 초고속 질병 감지 및 고감도 신규 질병 진단에 활용할 수 있으며, 향후 휴대폰/PDA 등에 내장하여 환자의 질병상태를 측정할 수 있는 기술을 개발 중이다.

본 연구개발을 수행한 ETRI 바이오센서연구팀 성건용 팀장은 “ETRI는 지난 2006년부터 4년간 지식경제부 산업원천기술사업의 일환으로 수행된 ‘유비쿼터스 건강관리용 모듈/시스템 개발 사업’을 통하여 「반도체 바이오센서 칩/리더기」기술을 개발하여 국제 및 국내특허 52건을 출원 및 등록을 했으며, 이번 개발에서 확보한 핵심소자, 공정, 기기 등의 핵심 기술에 대하여 국내 바이오 관련 우수 기업들과 기술이전을 진행하고 있다”고 밝혔다.

분당서울대학교병원 진단검사학과 송정한 과장은 “ETRI가 개발한 「반도체 바이오센서 칩/리더기」기술은 소량의 혈액으로 간편하게 환자를 선별하고 치료효과를 판정하는 검사로 활용될 수 있을 것이며, 암 이외에도 단백질이 질병의 진단과 치료에 중요한 역할을 하는 각종 질환에 활용 범위를 확대할 수 있을 것으로 기대된다“고 말했다.

한편, 바이오센서 시장은 매년 개발되는 새로운 기술개발로 인해 지속적인 성장을 거듭하고 있으며 기술적, 경제적인 기반을 가지고 있다고 평가되고 있다. 바이오칩의 세계 시장규모는 2008년 대략 2,094 백만 달러 규모이며, 누적 연평균 성장률은 25.5%라고 평가하고 있다.

특히, 가장 큰 시장을 형성하고 있는 지역은 유럽으로 2010년 290 백만 달러를 상회하는 시장을 형성하게 될 것이라고 기대하고 있으며, 누적 연평균 성장률(CAGR)은 60%를 넘을 것으로 예측, 더욱이 2015년에 유럽의 단백질 칩 시장은 559.08 백만 달러로 전망하고 있다.<보도자료 본문끝>

< 참고 자료 >

▣ CMOS 및 전기적 감지 기반 「바이오 센서 칩 & 리더기」

검출하고자 하는 물질에 별도의 형광 표지자를 부착시키는 대부분의 바이오센서 기술과는 달리, 트랜지스터의 실리콘 나노채널 표면에 타겟 물질을 특이적으로 결합시키고 검출하고자 하는 물질의 전하에 의한 채널 전도도 변화를 전기적으로 검출함으로써 각종 생체 물질들의 비표지, 실시간, 고감도 검출이 가능한 방법이다.

신뢰성 있는 바이오 CMOS 센서칩을 대량 생산하기 위해서는 기존의 바텀업 방식이 아닌 탑다운 방식의 CMOS 기반 공정 확보가 필수적이다.

이에 ETRI에서는 KAIST 나노종합팹센터의 CMOS 공정라인을 활용하여 8인치 웨이퍼 기반의 트랜지스터 기반 바이오센서 제작기술을 기 확보하였다. 아래 그림은 8인치 웨이퍼에 제작된 센서칩이다.

실리콘 트랜지스터 구조를 가진 바이오 센서가 ELISA와 같은 면역분석 장비가 이룰 수 없는 “비표지의 고감도 (1 pg/ml 이하)” 측정이 가능함에도 불구하고 직접적으로 사람의 혈액에서 질병 인자를 감지하는 것이 쉽지 않는 것은 사람마다 각기 다른 pH와 이온 농도를 갖는 혈액에서 희석이나 보정 없이 직접적으로 질병 인자의 전하 변화를 감지하기가 어렵기 때문이다.

ETRI에서는 비가역적 항원-항체 결합 특성을 이용하여 이러한 문제점을 세계 최초로 해결하여, 사람 혈청 및 혈장에서 희석없이 단백질을 분석해 내는 법을 개발하였다.

아래 그림은 ETRI에서 개발된 질병 인자 감지법과 혈청/혈장에서 검출된 간암 및 전립선 암마커에 대한 정량화 그래프이다.

ETRI는 고감도, 비표지식 다중 암센서 칩과 마이크로 플루이딕스를 일체형으로 제작하고 일체형 칩을 장착하여 전기 신호를 검출 하고 디스플레이하는 리더기 플랫폼을 제작하였다. 아래 그림은 일체형 칩과 리더기이다.

▣ 전기적 질병인자 감지법

ETRI가 이번에 개발하여 ‘바이오칩’ 제작 기술에 이용한 핵심 원천 기술인 「전기적 질병 인자 감지법」은 그동안 전기적 감지 기반 바이오 센서 개발에 가장 큰 문제점으로 알려진 사람 혈액과 같은 고이온 농도 조건에서 질병 인자 감지의 어려움을 극복한 것이 특징이며, 전립선암, 간암, 대장암등 3종 암마커를 동시에 1 ng/ml까지 감지할 수 있다.

「전기적 질병인자 감지법」은 바이오센서 최정상급 학술지인 ‘바이오센서즈 앤드 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics ; 인용지수 5.143)’에 3월 15일자로 게재되었다. 본 연구결과의 선행 기술은 2007년 9월 ‘어플라이드 피직스 레터즈 (Applied Physics Letters)’에 게재되어 바이오센서 관련 논문들에 2008년부터 23번 인용되었다.

특히, ETRI는 「전기적 질병인자 감지법」에 대한 핵심 원천 특허를 확보하고 있기 때문에 향후 바이오 센서 분야에서의 대외 무역적자 해소에도 도움이 될 것으로 예상했다.<참고자료 끝>