초록 ▼

핵심기술
· 타액 채취 표준 프로토콜 및 현장형 타액 전처리 기술
· 종이기반 면역스트립 센서 기술
· 스마트폰 기반의 비색 정량분석 기술

최종목표
샘플 채취가 비교적 용이한 타액(saliva)을 이용하여 간편하고 효율적으로 역류성 인후두염을 진단하기 위하여, 타액 내 펩신 검출이 가능한 고성능 검출스트립을 개발하고, 보급형 진단기기로서의 임상적 유효성 평가

개발내용 및 결과
· 타액 내 펩신 검출을 통해 저비용으로 편리하게 역류성 인후두염을 진단하기 위하여 먼저 타액 채취 프로토

핵심기술
· 타액 채취 표준 프로토콜 및 현장형 타액 전처리 기술
· 종이기반 면역스트립 센서 기술
· 스마트폰 기반의 비색 정량분석 기술

최종목표
샘플 채취가 비교적 용이한 타액(saliva)을 이용하여 간편하고 효율적으로 역류성 인후두염을 진단하기 위하여, 타액 내 펩신 검출이 가능한 고성능 검출스트립을 개발하고, 보급형 진단기기로서의 임상적 유효성 평가

개발내용 및 결과
· 타액 내 펩신 검출을 통해 저비용으로 편리하게 역류성 인후두염을 진단하기 위하여 먼저 타액 채취 프로토콜을 확립하였음. 펩신 검출을 위한 타액은 기상 직후 전타액 채취법으로 citric acid 용액에 수집하며 상온에서 6시간 보관 가능하였음. 현장진단에 활용하고자 전처리용 필터를 선정한 결과, 부피회수율, 농도회수율 모두 polypropylene 필터가 가장 적합하였음. 이를 기반으로 타액의 수집, 보관 및 전처리가 일체화된 사용자 친화적 타액 채취기를 제작하였으며, 실제 역류성 인후두염 환자의 타액을 이용하여 일반적으로 사용되는 전처리 방법인 원심분리와 비교해 본 결과, 타액 내 펩신 농도에서 높은 상관성(R2=0.9962)를 보여 현장형 전처리법으로 유용함을 확인하였음.

· 24시간 다채널 강내 임피던스-pH 검사(MII, multichannel intraluminal impedance-pH monitoring)를 통해 진단된 역류성 인후두염 환자 50명과 정상인 12명의 타액을 수집하여 타액 내 펩신농도와 24시간 MII 결과를 비교해 본 결과, 민감도 92%, 특이도 67%, 정확도 87.1%를 나타내어 타액 내 펩신 검출은 역류성 인후두염의 스크리닝 테스트로 우수함을 확인하였음.

· 타액 내 펩신 검출을 위한 면역스트립 센서를 개발하고자 먼저 다양한 펩신 항체에 대한 비교실험을 통해 최적의 항체쌍을 선정하였으며, 신호 증폭을 위해 고밀도 금 나노입자-항체 결합체를 합성하였음. 샘플패드, 흡수패드, 결합패드로 구성된 펩신 검출 스트립을 구성하였으며, 고정화 항체 농도, incubation 시간 및 온도, blocking 용액 조성 및 처리시간 등의 파라미터를 최적화하였음. 최적화된 면역스트립에 대한 성능평가 결과, 10 ng/ml 이하의 검출한계를 나타냈음. 실제 역류성 인후두염 환자(n=8)와 정상인(n=4)의 타액을 이용한 테스트에서도 좋은 성능 (민감도 100%, 특이도 80%)을 보였음. 추가적으로 면역스트립에 대한 정성적인 확인과 함께 색 변화를 정량적으로 분석할 수 있도록 스마트폰 기반 진단스트립 분석카트리지를 개발하였음.

기술개발 배경
· 현대인의 식생활 습관 변화 및 산업화, 도시화에 따른 기후와 대기 변화가 심해짐에 따라 인후두 역류증을 호소하는 환자 수가 점차 증가하고 있지만, 아직까지 인후두 역류 치료는 대부분 위산 분비의 억제에 머물러 있을 뿐 아니라 치료 후에도 증상이 지속되는 등 효율적인 치료가 어려운 상황이므로, 정확하고 빠른 진단을 통한 적절한 치료가 반드시 필요함.

· 역류성 인후두염 진단의 gold standard로 알려져 있는 24시간 MII 검사는 비용이 많이 들고, 검사 시간이 길고, 불편하여 쉽게 이용하기 어려울 뿐 아니라 비전형적인 증상을 가진 환자들에 있어서는 치료 반응을 예측할 수 없음.

· 펩신은 위에서만 생성되는 단백 분해 효소이므로, 타액 내 펩신 검출은 위 내용물의 역류에 대한 민감하면서도 비침습적인 방법으로 유용할 수 있음.

· 따라서 본 연구에서는, 샘플 채취가 비교적 용이한 타액을 이용하여 저비용으로 간편하고 빠르게 역류성 인후두염을 진단하고자 타액 전처리 기술을 최적화하고, 타액 내 펩신을 효과적으로 검출할 수 있는 검출스트립을 개발하였음.

핵심개발 기술의 의의
· 타액과 같은 비침습 검체를 이용한 진단키트 개발에 있어서, 일반 사용자를 위한 검체의 채취 및 전처리 과정의 표준화가 매우 중요한 요소로 작용할 수 있음. 본 연구에서는 펩신 검출을 위한 타액채취 프로토콜을 표준화하였고, 특별한 장비 없이도 현장에서 손쉽게 전처리 가능한 타액 채취기를 개발함으로써 검출결과의 재현성 및 정확성을 확보하였다는 것에 의의가 있음. RD Biomed 사에서 개발한 PeptestTM의 경우 원심분리기와 튜브혼합기를 이용하여 복잡한 전처리 과정을 거친 후 타액을 검출스트립에 적하하게 되지만, 본 연구에서 개발한 타액 채취기를 사용하게 되면 타액 수집 후 한번의 압출로 전처리가 완료되므로 비침습 진단시장에 다양하게 활용 가능할 것으로 기대됨.

· 종이는 저렴하고 사용이 간단하며 별도의 펌프 없이도 크로마토그래피의 원리를 이용하여 유체가 흐르기 때문에 화학물질 분석에 용이하여 비색진단에 활용되고 있음. 본 연구를 통해 확보된 항체고정화 기술, 신호 증폭을 위한 금 나노입자-항체 cojugate 합성법 및 면역스트립 파라미터 최적화 기술은 향후 다양한 질병의 신속진단키트 개발로의 확장 응용이 가능할 것임.

적용 분야
· 역류성 인후두염 진단을 위한 신속진단키트
· 타액 기반 질병진단을 위한 전처리 분야
· 저비용, 사용이 편리한 현장진단형 면역센서
· 스마트폰 기반의 ICT 융합진단키트

(출처 : 최종보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서론 ... 14
• 제 1 절 과제의 개요 ... 14
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 15
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 15
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 17
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 18
• 제 4 절 수행 결과의 보안 등급 ... 21
• 제 5 절 유형적 발생품 (연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 21
• 제 3 장 결과 ... 22
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 22
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 22
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 24
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 71
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 73
• 1. 각 기관/기업 별 역할 및 추진내역 ... 73
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 75
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 76
• 제 4 장 사업화 계획 ... 77
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 77
• 제 2 절 사업화 계획 ... 80
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 (개발기술 응용 등) ... 81
• 끝페이지 ... 82