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### 제목: DNA 결합 측정으로 각종 질병 진단 10배 정밀한 광 바이오센서 설계 기술 개발

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대구경북첨단 의료산업진흥재단(이사장 <NAME>)이 머신러닝을 이용하여 광 기반 바이오센서를 효율적으로 설계하는 기술을 연구했다. 이번 설계기술 연구논문은 분석화학 최고 권위지인 '바이오 센서스 앤 바이오일렉트로닉스'(IF: 10.257)에 게재되었다. 이번에 개발된 머신러닝 기반 광 바이오센서 설계 및 디자인 기술을 이용하면 특정 조건에서 가장 높은 감도를 갖는 조건을 효율적으로 탐색할 수 있으며, 기존 바이오센서보다 10배 이상 정확한 진단 기구 개발도 가능하다. 특히 재단은 심 뇌혈관질환과 관련된 체외 진단 기기 개발을 통해 연구결과가 이어질 수 있도록 연구를 계속해나갈 계획이다.  <NAME> 선임연구원 <NAME> 재단 첨단 의료기기 개발 지원센터 <NAME> 박사는 연세대학교 전기 전자공학과 <NAME> 연구원(주 저자, 공동), <NAME> 연구원, <NAME> 박사(현 삼성디스플레이), 연세대학교 전기 전자공학부 <NAME> 교수 및 의공학과 <NAME> 교수와<NAME>구를 통해 '머신러닝에 기반을 둔 음굴절률 메타물질 플라즈모닉 바이오센서 설계 기술(Machine learning-based design of meta-plasmonic biosensors with negative index metamaterials)'을 개발하고, 그 결과를 분석화학 분야 권위 있는 국제 학술지인 '바이오 센서스 앤 바이오일렉트로닉스'에 9월 15일 자로 게재하였다. '바이오 센서스 앤 바이오일렉트로닉스(JCR rank: 0.58% (Category: Chemistry, Analytical))'는 인용지수 10.257의 분석화학 최고 권위지이다. 이번에 개발된 머신러닝 기반 광 바이오센서 디자인 기술은 특정 조건에서 가장 높은 감도를 갖는 바이오센서의 사양을 효율적으로 탐색하는 것이 가능하다. 바이오센서는 혈액, 체액 등 검체를 이용해 각종 질병을 조기에 진단하는 기술이다. 현재 사용되고 있는 것은 포도당을 모니터링하는 혈당 측정기 및 질병 진단키트이다. 재단은 메타물질 플라즈모닉 구조를 가진 바이오센서를 자연에서 발견하지 못한 특성을 가진 메타물질을 사용해 제작하면 DNA 혼성화 측정 결과가 더 정밀해지는 것을 발견했다. 기존 체외 진단 기기와 비교했을 때 10배 이상 검출 민감도가 나온다면 의료현장의 바이러스 검사 및 가정에서의 심 뇌혈관질환 자가 진단에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 재단이 연세대학교와<NAME>구개발한 바이오센서의 설계 기술은 기존 물질에서 얻을 수 없는 음굴절률을 갖는 메타물질을 이용하여 DNA 등 미세한 생체 분자를 측정할 수 있는 광 기반 바이오센서를 효율적으로 디자인하기 위한 머신러닝 알고리즘들을 조합해 효율적으로 디자인하는 기술이다. 구체적으로 시뮬레이션 결과를 바탕으로 선택된 사양의 메타물질로 구성된 광 바이오센서의 반사율을 정확하게 분석할 수 있는 알고리즘을 만들었다. 가장 높은 감도의 바이오센서 후보 중에서 주어진 반사율 커브 조건에 해당하는 바이오센서 사양을 k-평균 군집화(k-mean clustering)를 통해 찾는 기술이다. 이러한 연구 결과는 효율적인 고감도 바이오센서 설계 핵심기술로 활용 가능하며, 바이오센서 기반 질병 진단, 치료물질 탐색, 높은 효율의 광 신호 감지장치 개발 등 첨단 의료기술 연구개발로 확대될 전망이다. <NAME> <NAME> 박사는 연세대에서 광생체공학을 전공한 후 13년 재단에 입사했다. "심 뇌혈관질환 위험도 등을 본 연구에서 개발된 설계 기술을 바탕으로 구축된 고감도 바이오센서로 감지할 수 있다면, 가정에서 이를 소량의 검체로 진단할 수 있게 될 것이다. 또한, 고감도 바이오센서는 IoT 기술과 연계한 자가 원격 진료 등에 활용할 수 있을 것이라 기대한다. 본 연구성과를 바탕으로 바이오센서 및 광 기반 의료기술 개발, 실용화를 위해 선도적<NAME>구개발을 수행하겠다"라는 포부를 밝혔다.<|endoftext|>