(Only a simple finger prick is needed to provide a sample, which can be mailed to a lab for white blood cell counts and other measurements. "This technology is likely to have additional applications in infectious disease such as detecting levels of virus and parasites in the blood and more generally in detecting markers of health and wellness," says Charlie Mace. Credit: Charlie Mace)
터프츠 대학의 과학자들이 고가의 검사 장치 없이 종이 검사지만으로 혈액, 땀, 그리고 물의 오염을 검사할 수 있는 검사법을 개발했습니다.
이번에 공개힌 3가지 검사법 가운데 첫 번째 종이 검사지는 혈액 속 백혈구 수를 검사할 수 있습니다. 이걸 어떻게 종이로 검사하는지 의아할 수 있는데, 원리는 간단합니다.
홈이 파진 종이에 혈당 검사를 할 때처럼 충분한 혈액을 떨어뜨리면 일정량을 머금게 되는데, 연구팀은 여기서 손상되기 쉬운 백혈구 자체를 검사하는 것이 아니라 세포가 파괴되도 남는 DNA를 검사해 백혈구 숫자를 간접적으로 측정합니다.
백혈구 수가 많이 증가하는 경우 감염이나 종양 등의 질환을 의심할 수 있습니다. 하지만 정확한 검사를 위해서는 의료진이 혈액을 뽑아 이를 검사해야 합니다.
연구팀이 개발한 종이 검사법은 집에서도 쉽게 스스로 검사해 봉투에 넣어 우편으로도 보낼 수 있고 냉장 보관도 필요 없습니다. 물론 최종적으로 복잡한 장비로 검사해야 하는 부분은 기존의 혈액 검사와 다르지 않지만, 의료 기관 이용이 어려운 가난한 나라나 혹은 자가 검사가 필요한 경우 도움이 될 수 있습니다.
(Upon contact with sweat, the lactate-responsive dots change color from yellow to dark red as a sign of lactate concentration, while the nonreactive reference circles in each corner provide markers to correct for lighting artifacts when the color intensities are measured using a phone camera. Credit: Courtesy of Silklab)
두 번째 기술은 피부에 붙여 땀속의 젖산 (lactic acid)을 측정하는 종이입니다. 이 종이는 젖산에 많이 접촉하면 노란색에서 검붉은 색으로 변합니다. 젖산은 무산소 환경에서 많이 생성되기 때문에 환자의 스트레스 상태나 조직의 저산소 상황을 살펴볼 수 있는 지표가 됩니다.
이 역시 혈액 검사로 알 수 있기는 하지만, 의료 기관 이용이 어려운 지역이나 응급 상황, 그리고 환자의 실시간 간이 모니터링용으로 유용하게 사용할 수 있는 종이 검사법입니다.
(A paper card with multiple sample channels can detect bacterial contamination in water supplies using a color change detection app on a smartphone. Credit: Sameer Sonkusale)
마지막은 물의 오염 정도를 간편하게 판독할 수 있는 종이 검사지입니다. 이 종이 검사지에는 금 나노입자에 항생제인 폴리마이신 (polymyxin)이 붙어 있는 입자가 있습니다.
폴리마이신은 그람 음성균에 결합해 균을 응집하게 하는데, 이 때 검사지의 색상이 핑크색에서 파란색으로 변합니다. 이를 스마트폰으로 촬영해 반정량적으로 정도를 확인하면 오염 정도를 알아낼 수 있는 것입니다.
종이 검사지는 현재도 널리 쓰이고 있지만, 최신 기술과 결합해서 앞으로도 많이 쓰이게 될 것으로 예상됩니다. 우리가 아무리 스마트 기기와 IT 혁명의 시대에 살고 있어도 인간이 만든 최고의 발명품 중에 하나인 종이 없는 삶은 상상하기 어려울 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-03-blood-paper-analytical-devices-easily.html
Allison J. Tierney et al, Hematocrit-Independent Sampling Enables White Blood Cell Counts from Patterned Dried Blood Spot Cards, Analytical Chemistry (2024). DOI: 10.1021/acs.analchem.3c04439
Elisabetta Ruggeri et al, Paper‐Based Wearable Patches for Real‐Time, Quantitative Lactate Monitoring, Advanced Sensor Research (2023). DOI: 10.1002/adsr.202300141
Kawin Khachornsakkul et al, Gold Nanomaterial-Based Microfluidic Paper Analytical Device for Simultaneous Quantification of Gram-Negative Bacteria and Nitrite Ions in Water Samples, ACS Sensors (2023). DOI: 10.1021/acssensors.3c01769
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