식품공학부 박종필 교수팀, 골다공증 정밀 진단 위한 ‘고감도 나노 센서’ 개발
식품공학부 박종필 교수 연구팀이 골다공증의 핵심 바이오마커인 ‘스클레로스틴(sclerostin)’을 정밀하게 검출할 수 있는 펩타이드 기반 전기화학 바이오센서를 개발했다.
골다공증은 골밀도 감소와 골절 위험을 높이는 대표적 만성질환으로, 특히 폐경 후 여성과 만성신장질환 환자에게서 발병 위험이 높다. 골 형성을 억제하는 단백질인 ‘스클레로스틴’은 질환의 진행 상황과 치료 반응을 평가하는 핵심 지표로 주목받고 있으나, 이를 정량적으로 검출할 수 있는 고감도 센싱 기술은 그간 제한적이었다.
박종필 교수 연구팀은 우리 대학 화학공학과 이창연 교수팀과의 협업을 통해 기존의 한계를 극복한 전기화학 바이오센서 플랫폼을 구축했다. 연구팀은 항체를 대체할 수 있는 고선택성 펩타이드 리셉터를 발굴하여 전극 표면에 안정적으로 고정화했으며, 해당 기술은 현재 특허 출원을 마친 상태다.
특히 이번 연구에서는 키토산, 쯔비터이온, 금 나노입자를 결합한 ‘나노하이드로젤’ 구조를 도입했다. 이를 통해 외부 단백질이 센서에 달라붙는 것을 막는 항 바이오파울링 특성과 우수한 전자전도성을 동시에 확보함으로써, 복잡한 혈청 환경에서도 높은 안정성과 재현성을 갖춘 검출이 가능해졌다.
연구팀은 실제 폐경 후 여성 골다공증 환자와 만성신장질환 환자(1기, 3기)의 임상 샘플을 활용해 스클레로스틴을 정량적으로 검출하는 데 성공하며, 임상 적용 가능성을 직접 입증하는 쾌거를 거두었다.
박종필 교수는 “이번 연구는 펩타이드 기반 바이오센서를 활용한 정밀 진단 기술의 새로운 가능성을 제시한 것”이라며, “향후 골대사 질환뿐만 아니라 다양한 질병의 바이오마커 검출 분야로 기술을 확장해 나갈 수 있을 것으로 기대한다”고 소감을 밝혔다.
한편, 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 생명과학 및 재료 분야의 세계적 권위지인 ‘Advanced Science’(IF 14.1, 상위 7.0%)에 ‘Peptide receptor-functionalized AuNP-embedded zwitterionic biopolymeric nanohydrogel for electrochemical sclerostin sensing’이라는 제목으로 2026년 2월 25일 자에 게재됐다.
골다공증은 골밀도 감소와 골절 위험을 높이는 대표적 만성질환으로, 특히 폐경 후 여성과 만성신장질환 환자에게서 발병 위험이 높다. 골 형성을 억제하는 단백질인 ‘스클레로스틴’은 질환의 진행 상황과 치료 반응을 평가하는 핵심 지표로 주목받고 있으나, 이를 정량적으로 검출할 수 있는 고감도 센싱 기술은 그간 제한적이었다.
박종필 교수 연구팀은 우리 대학 화학공학과 이창연 교수팀과의 협업을 통해 기존의 한계를 극복한 전기화학 바이오센서 플랫폼을 구축했다. 연구팀은 항체를 대체할 수 있는 고선택성 펩타이드 리셉터를 발굴하여 전극 표면에 안정적으로 고정화했으며, 해당 기술은 현재 특허 출원을 마친 상태다.
특히 이번 연구에서는 키토산, 쯔비터이온, 금 나노입자를 결합한 ‘나노하이드로젤’ 구조를 도입했다. 이를 통해 외부 단백질이 센서에 달라붙는 것을 막는 항 바이오파울링 특성과 우수한 전자전도성을 동시에 확보함으로써, 복잡한 혈청 환경에서도 높은 안정성과 재현성을 갖춘 검출이 가능해졌다.
연구팀은 실제 폐경 후 여성 골다공증 환자와 만성신장질환 환자(1기, 3기)의 임상 샘플을 활용해 스클레로스틴을 정량적으로 검출하는 데 성공하며, 임상 적용 가능성을 직접 입증하는 쾌거를 거두었다.
박종필 교수는 “이번 연구는 펩타이드 기반 바이오센서를 활용한 정밀 진단 기술의 새로운 가능성을 제시한 것”이라며, “향후 골대사 질환뿐만 아니라 다양한 질병의 바이오마커 검출 분야로 기술을 확장해 나갈 수 있을 것으로 기대한다”고 소감을 밝혔다.
한편, 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 생명과학 및 재료 분야의 세계적 권위지인 ‘Advanced Science’(IF 14.1, 상위 7.0%)에 ‘Peptide receptor-functionalized AuNP-embedded zwitterionic biopolymeric nanohydrogel for electrochemical sclerostin sensing’이라는 제목으로 2026년 2월 25일 자에 게재됐다.