수명연장: 나노 구조 칩, 몇 분 안에 심장마비를 진단하고 그 자리에서 생명을 구한다.

심장마비는 1초라도 중요하다. 새로운 혈액 검사는 몇 시간이 아니라 몇 분 만에 진단할 수 있으며 응급 대응자나 집에서 사용할 수 있도록 조정할 수 있다.

존스홉킨스 대학의 연구 보조 과학자이자 주저자인 펭 정은 "심장마비는 환자 결과를 개선하기 위해 즉각적인 의료 개입이 필요하지만, 조기 진단이 중요하지만 매우 어려울 수 있으며 임상적 환경 밖에서는 거의 불가능하다."라고 말했다. "우리는 누군가가 심장마비를 겪고 있는지 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 새로운 기술을 발명할 수 있었다."

감염성 질환과 암 바이오마커를 감지하도록 수정할 수 있는 개념 증명 작업은 Advanced Science에 새롭게 게재되었다.

바이오포토닉스를 사용하여 심장마비 진단

정과 수석 저자인 이샨 바만은 레이저 광선을 사용하여 질병을 포함한 상태에 대한 신체 반응인 바이오마커를 감지하는 바이오포토닉스를 통해 진단 도구를 개발했다. 여기서 그들은 이 기술을 사용하여 누군가가 심장마비를 겪고 있다는 가장 초기 징후를 혈액에서 찾았다. 미국에서만 매년 약 80만 명이 심장마비를 겪는 것으로 추산되지만, 심장마비는 여전히 진단하기 가장 까다로운 질환 중 하나로 남아 있다. 증상이 매우 다양하고 발작 초기 단계에는 생물학적 신호가 미묘하고 놓치기 쉬우며, 이 시기에 의학적 개입이 가장 효과적일 수 있다.

이 발명의 핵심은 혈액을 검사하는 획기적인 나노구조 표면을 가진 작은 칩이다. 출처: Will Kirk/Johns Hopkins University

심장마비가 의심되는 사람은 일반적으로 진단을 확인하기 위해 여러 가지 검사를 병행해서 실시한다. 보통 심장의 전기적 활동을 측정하기 위한 심전도 검사로 시작하는데, 약 5분 정도 걸린다. 그리고 심장마비의 특징을 감지하기 위한 혈액 검사도 하는데, 실험실 검사에는 최소한 1시간이 걸리고 종종 반복해야 한다.

더 빠르고 정확한 진단

팀이 만든 독립형 혈액 검사는 5~7분 만에 결과를 제공한다. 연구원들은 또한 현재의 방법보다 더 정확하고 저렴하다고 말한다.

임상 환경에서 신속한 진단 작업을 위해 만들어졌지만, 이 검사는 응급 대응자가 현장에서 사용하거나 사람들이 집에서 직접 사용할 수 있는 휴대용 도구로 개조될 수 있다.

기계 공학과의 생체공학자인 바먼은 "우리는 속도, 정확성, 병원 밖에서 측정을 수행하는 능력에 대해 이야기하고 있다."라고 말했다. "미래에는 이것이 스타트렉 트리코더와 같은 휴대용 기기로 만들어질 수 있기를 바란다. 혈액 한 방울을 넣으면 몇 초 만에 감지할 수 있다."

이 발명의 핵심은 혈액을 검사하는 획기적인 나노 구조 표면을 가진 작은 칩이다. 칩의 "메타표면"은 라만 분광 분석 중에 전기 및 자기 신호를 강화하여 초저농도에서도 몇 초 만에 심장마비 바이오마커를 가시화한다. 이 도구는 현재 검사로는 전혀 감지되지 않거나 발작이 훨씬 나중에야 감지될 수 있는 심장마비 바이오마커를 표시할 만큼 민감하다.

연구원들은 심장마비를 진단하도록 설계되었지만 이 도구는 암과 감염성 질환을 감지하는 데 적용될 수 있다고 말한다.

"엄청난 상업적 잠재력이 있다."라고 바먼은 말했다. "이 플랫폼 기술을 제한하는 것은 없다."

다음으로 팀은 혈액 검사를 개선하고 더 큰 임상 시험을 탐색할 계획이다.