포항산 벤토나이트, 통풍·신장질환 진단센서로 변신

지질자원연, 국내산 점토광물 활용 바이오센서 개발
요산 농도 광범위·고감도 검출…정확도 입증
포항 지질자원 기반 첨단 바이오 소재 가능성 확대

천연 점토광물인 벤토나이트. /한국지질자원연구원 제공

포항을 비롯한 국내 동남권에서 생산되는 천연 점토광물인 벤토나이트가 통풍과 신장질환 진단에 활용될 수 있는 차세대 바이오센서 소재로 개발됐다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 포항지질자원실증연구센터 김재환 박사 연구팀이 캐나다 캘거리대학교 연구진과 공동으로 국내산 벤토나이트를 활용한 전기화학 바이오센서를 개발했다고 16일 밝혔다.

벤토나이트는 흡착성과 팽윤성이 뛰어난 천연 점토광물이지만 전기 전도성이 낮아 바이오센서 소재로 활용하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 벤토나이트에 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs)를 결합한 나노복합체를 제작했다. 이어 에어브러시 스프레이 공정을 활용해 전극 표면에 균일하게 증착한 뒤 요산분해효소를 고정하는 방식으로 바이오센서를 구현했다.

포항시 남구 구룡포와 대보 일대를 중심으로 매장된 벤토나이트 분포도. /포항시 제공

개발된 센서는 통풍과 신장질환 진단에 중요한 지표인 요산(Uric Acid)을 10~2천 마이크로몰(μM) 범위에서 정밀하게 검출할 수 있는 것으로 확인됐다. 특히 실제 혈액 환경과 유사한 인공 혈청 실험에서도 높은 정확도를 유지해 의료 진단기기 적용 가능성을 입증했다.

요산은 체내 농도가 높아질 경우 통풍이나 만성 신장질환 등의 원인이 될 수 있어 조기 진단과 지속적인 관리가 중요하다. 이번 연구는 저비용 천연 광물을 활용해 고성능 진단센서를 구현했다는 점에서 의미가 크다는 평가를 받고 있다.

김재환 박사는 “국내산 천연 광물의 과학적 가치를 첨단 의료기술 분야로 확장한 융합연구 성과”라며 “지질자원 기반 소재의 고부가가치화를 통해 바이오·헬스케어와 차세대 진단기기 산업을 선도할 수 있도록 연구를 확대하겠다”고 말했다.

지역 연구계에서는 이번 성과가 철강 중심 산업구조를 가진 포항이 바이오·헬스케어 소재 분야로 산업 영역을 확장할 수 있는 가능성을 보여준 사례로 평가하고 있다. 특히 포항지질자원실증연구센터가 보유한 광물 자원 연구 역량이 첨단 의료기술과 접목되면서 지역 신산업 육성에도 긍정적인 역할을 할 것으로 기대된다.

/김진홍기자 [e-mail]