[메디컬투데이=이승재 의학전문기자] 눈물을 이용해 당뇨망막병증의 핵심 생체 지표를 실시간으로 탐지할 수 있는 초소형 광섬유 바이오센서 기술이 개발됐다.

눈물 속 당뇨망막병증 바이오마커의 무표지 다중 검출을 위한 광섬유 바이오센서 플랫폼에 관한 연구 결과가 ‘광학 및 레이저 공학 저널(Optics and Lasers in Engineering)’에 실렸다.

눈물은 채취가 쉽고 비침습적이라는 장점 덕분에 최근 유망한 진단 원료로 주목받고 있다. 눈물의 성분 변화는 신체의 생리적 상태를 반영하는데, 특히 당뇨망막병증과 같은 안과 질환의 진행 상황을 모니터링하는 데 귀중한 매개체가 된다.

기존의 당뇨망막병증 진단은 망막 촬영이나 빛간섭단층촬영(OCT) 등 전문 장비와 숙련된 인력이 필요해 자원이 부족한 환경에서는 접근성이 떨어진다는 한계가 있었다.

카자흐스탄의 나자르바예프 대학교(Nazarbayev University) 연구진은 '반분산 간섭계(SDI)' 센서를 기반으로 개발한 미세 진단 플랫폼을 통해 눈물을 이용한 당뇨망막병증 생체 지표 탐지가 가능한지 조사했다.

연구진은 광섬유 끝단에 특정 항체를 결합시켜 당뇨망막병증과 관련된 두 가지 핵심 단백질인 '리포칼린-1(LCN1)'과 '혈관내피성장인자(VEGF)'를 동시에 선택적으로 탐지하도록 설계했다.

연구 결과, 이 센서는 형광 표지나 복잡한 시료 준비 과정 없이도 단백질이 센서 표면에 붙을 때 발생하는 광신호의 변화를 실시간으로 포착했다.

실험실 테스트에서 LCN1은 5.98ng/mL, VEGF는 26.6fg/mL까지 검출해 내는 뛰어난 민감도를 보였다. 특히 정적인 실험실 조건뿐만 아니라 실제 눈물 흐름을 모사한 동적 환경에서도 안정적인 성능을 입증해 임상 적용 가능성을 높였다.

연구진은 이번 기술의 핵심 혁신으로 두 가지 바이오마커를 동시에 측정하는 '다중 검출' 방식을 꼽았다.

두 개의 바이오센서와 배경 신호를 감시하는 참조 센서로 구성된 이 시스템은 측정의 안정성을 높이고 위양성(가짜 양성) 판정 위험을 줄여준다. 이를 통해 의료진은 질병의 진행 단계를 더욱 정확하게 평가하는 동시에 분석 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한 연구진은 광섬유 센서가 가볍고 전자기 간섭에 강하며 제작 비용이 저렴하다는 점에 주목했다.

향후 이 기술이 웨어러블 기기나 현장 진단(Point-of-care) 시스템에 통합된다면, 자원이 제한된 지역에서도 신속한 선별 검사와 개인 맞춤형 모니터링이 가능해질 전망이다.

연구진은 이러한 결과를 바탕으로 초소형 광섬유 바이오센서가 기존의 고가 장비를 보완하여 당뇨 환자의 망막 건강을 상시 관리하는 효과적인 도구가 될 수 있다고 결론지었다.