연구자들은 뛰어난 감도로 피부암을 감지할 수 있는 테라헤르츠(THz)파를 사용하여 잠재적으로 더 빠르고 쉽게 진단할 수 있는 길을 닦는 혁신적인 바이오센서를 개발했다. IEEE Transactions on Biomedical Engineering에 발표된 이 연구는 런던 퀸메리 대학교와 글래스고 대학교의 다학제적 팀의 협력 덕분에 조기 암 발견에 상당한 발전을 가져왔다.

피부암을 발견하는 전통적인 방법에는 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 CT, PET 스캔 및 침습적 고주파 기술이 포함되는 경우가 많다. 그러나 이번에 발견한 바이오센서는 X선보다 에너지가 낮아 인간에게 안전한 방사선의 일종인 THz파의 고유한 특성을 활용하여 세포 특성의 미묘한 변화를 감지하는 비침습적이고 매우 효율적인 솔루션을 제공할 수 있게되었다. 핵심은 바이오센서의 설계에 있다. 유연한 기판에 작고 비대칭인 공진기를 갖춘 이 장치는 세포 특성의 미묘한 변화를 감지할 수 있다.

굴절률에만 의존하는 기존 방법과 달리 이 장치는 공진 ​​주파수, 전송 크기 및 "FWHM(Full Width at Half Maximum)"이라는 값을 포함한 매개변수의 조합을 분석한다. 이 포괄적인 접근법은 조직에 대한 보다 풍부한 그림을 제공하여 건강한 세포와 ​​암세포를 보다 정확하게 구별하고 조직의 악성 정도를 측정할 수 있게한다. 테스트에서 바이오센서는 다양한 농도에서도 정상 피부 세포와 기저 세포 암종(BCC) 세포를 성공적으로 구별했다.

초기 단계의 암을 발견하는 이러한 능력은 암세포의 조기발견으로 인한 환자 결과를 개선할 수 있는 뛰어난 잠재력을 가지고 있다. 누리노빈(Nourinovin) 박사는 "이 연구의 의미는 피부암 발견을 훨씬 넘어서는 것입니다. 이 기술은 다양한 암 및 알츠하이머병과 같은 기타 질병의 조기 발견에 사용될 수 있으며 휴대성과 경제성으로 인해 자원이 제한된 환경에서 잠재적으로 응용될 수 있습니다."라고 말했다.

누리노빈 박사의 연구 여정에는 어려움이 없지 않았다. 처음에는 암 분석을 위한 THz 분광학에 중점을 두었지만, 그녀의 프로젝트는 코로나19 팬데믹으로 인해 일시적으로 중단되었다. 그러나 이러한 좌절로 인해 그녀는 연구의 새로운 장을 촉발한 접근 방식인 THz 메타표면의 잠재력을 탐구하게 되었다. 글래스고 대학교 제임스 왓(James Watt) 공과대학 통신 센싱 및 이미징 허브 공동 책임자인 Qammer H. Abbasi 교수는 다음과 같이 말했다. "우리는 미래의 공동 연구를 통해 이 획기적인 기술의 잠재력을 구축하게 되어 기쁘게 생각합니다."

Queen Mary의 안테나 및 전자기학 연구 그룹 책임자인 아크람 아로마이니(Akram Alomainy) 교수는 "초기 어려움에도 불구하고 이 기술의 잠재적인 영향으로 인해 동기가 부여되었습니다. 우리는 이 바이오센서가 다양한 암에 대한 조기 발견 및 치료를 가능하게 함으로써 수많은 생명을 구할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다."라고 말했다.

참조:
Shohreh Nourinovin, Muhammad M Rahman, Mira Naftaly, Michael P Philpott, Qammer H Abbasi, Akram Alomainy. Highly Sensitive Terahertz Metasurface Based on Electromagnetically Induced Transparency-Like Resonance in Detection of Skin Cancer Cells. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2024; 1 DOI: 10.1109/TBME.2024.3364386