인간의 코나 혀와 같이 특정 대상 물질을 인식할 수 있도록, 대상 물질을 감지하여 인식 가능한 신호로 전환시켜 주는 기기를 센서라 한다. 특히, DNA나 단백질과 같이 생물학적 대상 물질을 인식하거나, 또는 생물학적인 원리나 요소를 활용하여 제작된 센서를 바이오센서라 일컫는다. 바이오센서는 의료, 식품, 환경 분야 등에 막대한 파급효과를 가지고 있으며 또한 방대한 관련 시장을 형성할 것으로 전망되고 있다.

▲ 박현규 교수는 국제적으로 저명한 학술지인 Biotechnology Journal, The Open Catalysis Journal, American Journal of Analytical Chemistry에 편집위원으로 선임되는 등 국제적으로도 인지도를 높여가고 있다

현재 전 세계는, 바이러스 등의 병원균이나 이들의 DNA, 또는 질병과 관련된 핵심 단백질 등을 고감도로 진단할 수 있는 바이오센서 시장을 겨냥해, 센서의 소형화, 초고속 진단 기술, 다중센서 개발 등 관련 기술 분야에서 경쟁력 확보에 나서고 있다. 바이오센서의 세계시장은 2006년 약 27억 달러 규모에서 2007년 29억 달러, 2008년 32억 달러로 성장해 2010년 현재 39억 달러로 증가했다. 사회가 선진화될수록, 질병의 조기 진단을 통한 건강유지, 식품이나 환경 유해물질의 위협으로부터의 보호에 대한 인류의 관심과 요구가 획기적으로 증가하기 때문에 바이오센서 시장은 21세기에 혁신적인 성장을 보일 것으로 예측되는 가장 유망한 기술 분야 중의 하나이다.

생체 물질 진단과 핵산공학 관련, 주목할 만한 성과 내
최근 KAIST(카이스트)의 박현규 교수가 주목을 받고 있다. 2002년 KAIST 생명화학공학과에 부임한 박 교수는 생체물질의 진단을 위한 원천 기술 개발을 목표로 하는 ‘생물소자실험실 (BioChip and BioDevice Laboratory)’을 시작하여 현재까지 Biosensor 분야에서 주목할 만한 성과를 이뤄내고 있다. 생물소자실험실은, 최첨단의 생명공학기술과 Nanotechnology 기술을 접목하여 DNA, Protein, Cell 등의 생체 물질을 고감도로 간편하게 진단할 수 있는 발색 바이오센서, 질병 진단용 DNA Chip, 그리고 영양요구성 대장균을 이용한 대사질환 분석 Chip 등을 성공적으로 개발하였다. 특히, 최근에는 등온 핵산 증폭 기술, 실시간 핵산 증폭 기술, 전기 화학적 핵산 분석기술, DNA 효소를 이용한 핵산 진단기술 등 핵산 공학 분야에서 많은 원천 기술을 성공적으로 개발하였다. 이와 관련해 박 교수는 현재까지 권위 있는 SCI급 국제 학술지에 60여 편이 넘는 논문을 등재하였으며 약 20여 건의 국내외 특허를 등록 또는 출원하였고 80여 편의 국제 학술대회 발표, 90여 편의 국내 학술대회 발표 등 활발한 연구 활동을 펼치고 있다.
   특히 주목할 만한 연구 성과로 Zip-code 방식의 PNA Microarray를 이용하여 소아당뇨병의 원인이 되는 SNP(Single Nucleotide polymorphism)를 진단하는 방법을 개발하여 우수한 학술지인 <Nucleic Acids Research>에 논문을 게재하였으며 Polydiacetylene(PDA) 중합체를 이용하여 핵산을 간편하게 진단하는 방법 및 병원균을 진단하는 Chip을 개발하여 <Advanced Functional Materials>, <Small>에 각각 논문을 게재했다. 최근에는 전기화학 및 DNAzyme을 이용한 새로운 DNA진단 기술과 Aptamer를 이용한 생체물질 고감도 분석기술을 개발하여 3편의 논문을 <Chemical Communications>에 게재하였다. 또한 특정 아미노산에 의존하여 성장하는 다양한 영양요구성 대장균 pool을 개발하여 사람 혈액 내에 존재하는 질병인자를 분석할 수 있는 Chip을 개발하여 <Analytical Chemistry>에 게재하였다. 최근에는, 바이오벤처 회사인 래플진(주)과 협력하여 등온에서 목적 DNA를 single copy까지 진단할 수 있는 기술을 개발하여 우수한 국제학술지인 <Analytical Chemistry>와 <Biosensor and Bioelectronics>저널에 게재해 주목을 받고 있다. 박현규 교수는 “이 기술은 기존의 PCR 방법과 달리, 온도 변화를 주지 않아도 증폭이 가능하므로, 최근의 기술개발의 지향점 중 하나인 현장진단(POCT : Point of care testing)을 구현하기 위해서 매우 유용하게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

▲ 새로운 것에 대한 끊임없는 열정과 의지, 최적의 실험여건을 갖춘 박현규 교수 연구실의 박사후 연구원 2명을 포함한 석사, 박사 대학원생 총 16명과 박현규 교수의 앞으로의 행보가 기대된다.

바이오센서 분야의 중추적인 연구자
이러한 훌륭한 연구 업적과 우수한 연구력이 인정되어 2009년에는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업인 도약 연구과제에 선정되어 5년간 매년 2.5억씩 총 12억원 정도의 연구비를 지원받고 있다. 그 밖에도 핵산공학, 생체진단기술, 효소공학 등의 연구 분야에서 현재 7개의 국가 및 기업 과제를 수주 받아 성공적으로 수행하며 바이오센서 분야에 있어 중추적인 연구자로 자리매김하고 있다. 이와 같은 나노-바이오 생명공학 분야에서의 우수한 연구성과를 인정받아 국제적으로 저명한 학술지인 Biotechnology Journal, The Open Catalysis Journal, American Journal of Analytical Chemistry에 편집위원으로 선임되는 등 국제적으로도 인지도를 높여가고 있다. 새로운 것에 대한 끊임없는 열정과 의지, 최적의 실험여건을 갖춘 박현규 교수 연구실의 박사후 연구원 2명을 포함한 석사, 박사 대학원생 총 16명과 박현규 교수의 앞으로의 행보가 기대된다. NM