장동표 한양대 교수팀 "전기화학 기반 아주 적은 농도도 확인"

다중 사각파형 전압을 이용해 얻어진 반응 전류 패턴 이미징 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 파킨슨병이나 조현병 환자 뇌 속 도파민 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 기술이 나왔다.

한국연구재단은 한양대 장동표 교수 연구팀이 전기화학 기법을 이용해 뇌 신경전달물질 농도를 살필 수 있는 방법을 고안했다고 13일 밝혔다.

도파민은 뇌 신경 세포 흥분을 전달하는 역할을 한다.

뇌 질환 원인을 규명하는 연구에서 중요한 지표로 여겨진다.

파킨슨병 환자의 뇌 속 도파민양은 일반인보다 줄어 있고, 조현병 환자의 경우엔 도파민이 과다하다고 알려졌다.

기존 방식으로는 시시각각 변하는 도파민 농도를 실시간으로 확인하기 어려웠다.

실험동물에서의 생체 내 도파민 농도 측정 결과 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

연구팀은 다중 사각 전압 형태의 새로운 전기화학법을 구현했다.

이를 바탕으로 신경전달물질의 전기화학적 특성을 실시간 영상으로 볼 수 있는 기술을 만들었다.

특정한 파형을 갖는 전압을 가하면 물질이 산화 환원 반응을 일으켜 전류가 발생하는데, 이를 재서 분석하는 게 주요 원리다.

산화 환원 반응은 물질이 전자를 잃거나 얻어서 다른 물질로 변화하는 것을 말한다.

도파민 반응 특성을 2차원 영상으로 구현할 수 있기 때문에 화학 구조가 비슷한 다른 신경전달물질과 명확히 구분할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

산화환원반응을 극대화하면 생체 뇌에서 농도 0.17nM(나노몰)의 미소량 도파민을 10초 간격으로 측정할 수 있다.

한양대 의생명공학전문대학원 장동표 교수(왼쪽)와 오윤배 미국 메이요 클리닉 박사 후 연구원 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

장동표 교수는 "신경전달물질과 관련한 뇌 질환의 실시간 모니터링이 가능해질 것"이라며 "신경전달물질 농도에 영향을 미칠 수 있는 신경조절 기술과 융합할 수만 있다면 자율적인 뇌 질환 치료 시스템도 개발할 수 있을 것"이라고 기대했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 국제학술지 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스'(Biosensors ＆ Bioelectronics) 8월 20일 자에 실렸다. 

walden@yna.co.kr