중앙대학교(총장 박세현) 화학과 주재범 교수 연구팀이 다중금속 나노입자와 인공지능(AI)을 결합한 차세대 지능형 측면흐름면역분석(LFA) 기술을 제시했다.

25일 중앙대에 따르면 연구 결과는 영국왕립화학회(RSC)가 발간하는 화학 분야 국제학술지 ‘Chemical Society Reviews’에 게재됐다.

이번 연구에는 중국 산둥성 중국석유대학 징빈 젱 교수, 한양대 이승현 교수, 중앙대 주재범 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 중앙대 주재범 교수 연구팀의 탄 미엔 응우옌 연구교수가 공동저자로 이름을 올렸다.

측면흐름면역분석(LFA)은 코로나19 자가진단키트처럼 별도 장비 없이 현장에서 간편하게 사용할 수 있는 대표적 진단 기술이다. 다만 기존 기술은 금 나노입자의 색 변화에 의존해 정성 분석 중심으로 활용되면서 민감도와 정밀도 측면 한계가 지적돼 왔다.

연구팀은 다양한 형태의 다중금속 나노입자를 설계·합성하고 이를 LFA에 적용해 하나의 테스트 스트립에서 광학·전기·자기 신호를 동시에 측정할 수 있는 다중 신호 플랫폼을 구축했다.

연구팀은 새 플랫폼이 기존 금 나노입자 기반 LFA보다 최대 8000배 높은 민감도를 구현할 수 있으며, 위음성(false negative) 오류도 크게 줄일 수 있다고 설명했다.

또 합성곱 신경망(CNN), 랜덤 포레스트, 가우시안 프로세스 회귀 등 다양한 기계학습 알고리즘을 진단 신호 해석에 적용하는 통합 분석 체계도 제시했다.

아울러 스마트폰 기반 정량 판독 시스템과 5세대(5G) 이동통신·사물인터넷(IoT) 기반 원격의료 인프라 연계 가능성도 함께 제시했다. 연구팀은 이를 통해 LFA 기술이 단순 진단키트를 넘어 디지털 헬스케어 핵심 플랫폼으로 확장될 수 있다고 설명했다.

주재범 교수는 “코로나19 팬데믹 이후 신속하고 정확한 현장진단 기술 중요성이 크게 부각되면서 다양한 신호를 동시에 측정하고 AI로 해석하는 지능형 멀티모달 진단 플랫폼이 새로운 흐름으로 자리 잡고 있다”며 “이번 연구는 난치성 질환과 신종 감염병 조기 진단, 예후 모니터링, 개인 맞춤형 의료 분야 발전에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 주 교수는 한국연구재단 선도연구센터사업 지원을 받아 중앙대 나노·광 융합 바이오의료진단연구센터(ERC) 센터장을 맡고 있으며, 표면증강라만산란(SERS)과 나노플라즈모닉 기반 고감도 체외진단 플랫폼 연구를 수행하고 있다.