고려대, AI를 이용한 패혈증 신속감별진단 센서 개발

▲(왼쪽부터) 고려대 화공생명공학과 심상준 교수(교신저자), 연세대 화학과 박성호 교수(교신저자), 삼성서울병원 의공학연구센터 김우현 박사 후 연구원(제1저자) (고려대)

고려대는 화공생명공학과 심상준 교수가 연세대 화학과 박성호 교수와의 공동 연구로 패혈증 환자의 생존율을 높일 수 있는 바이오센서를 개발했다고 21일 밝혔다.

연구진은 패혈증의 신속한 진단을 위해 양극 산화 알루미늄을 기반으로 한 '3차원 금은합금 나노구조'를 설계했다.

개발된 나노구조를 활용한 센서는 혈액 내 면역 관련 단백질을 초고감도로 검출하고, 감염 여부 및 패혈증 진행 단계를 신속하게 감별해 냈다.

또 신호 증폭 효과로 기존 기술 대비 6배 높은 진단 민감도를 보였다. 연구진은 전혈 및 혈청 시료를 3D 프린팅으로 구현한 칩으로 분석 속도를 높여 진단 효율성을 높일 수 있었다고 설명했다.

연구진은 진단 정확도를 높이기 위해 미생물 감염, 패혈증에 대한 분류 및 진행 단계를 95% 이상의 정확도로 판별하는 알고리즘도 개발했다.

사용된 알고리즘은 AI 머신러닝 알고리즘 중 하나인 '서포트 벡터 머신 알고리즘'이다. 해당 알고리즘은 질병 상태를 알 수 없는 미지 시료에서도 정상인과 패혈증 환자를 구별하는 데 성공했다.

연구를 이끈 심상준 교수는 "본 연구는 패혈증 중증도의 신속감별진단을 위한 신뢰할 수 있는 분석 기술을 제공할 수 있을 것"이라며 "향후 임상 적용을 통해 패혈증 환자의 치료 효과를 극대화할 것으로 기대된다"고 말했다.

한편 연구진이 개발한 '패혈증의 신속감별진단을 위한 3차원 합금나노구조기반 고감도 표면증강라만산란 바이오센서'는 지난 18일 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 게재됐다.