중앙대학교(총장 박세현)는 식품공학부 박종필 교수 연구팀이 골다공증의 핵심 바이오마커인 스클레로스틴(sclerostin)을 정밀하게 검출할 수 있는 펩타이드 기반 전기화학 바이오센서를 개발했다고 밝혔다.

골다공증은 골밀도 감소와 골절 위험 증가를 유발하는 대표적 만성질환으로, 특히 폐경 후 여성과 만성신장질환 환자에서 발병 위험이 높다. 골 형성을 억제하는 단백질인 스클레로스틴은 질환 진행과 치료 반응을 평가하는 핵심 바이오마커로 주목받고 있으나, 이를 정량적으로 검출할 수 있는 고감도 센싱 기술은 제한적이었다.

박종필 교수 연구팀은 화학공학과 이창연 교수팀과의 협업을 통해 펩타이드 기반 리셉터를 활용한 전기화학 바이오센서 플랫폼을 개발해 이러한 한계를 극복했다. 연구팀은 항체를 대체할 수 있는 고 선택성 펩타이드 리셉터를 발굴하고 이를 전극 표면에 안정적으로 고정화했으며, 해당 펩타이드는 현재 특허 출원된 상태다.

또한 키토산, 쯔비터이온, 금 나노입자를 결합한 나노하이드로젤 구조를 도입해 비특이적 단백질 흡착을 억제하는 항 바이오파울링 특성과 우수한 전자전도성을 동시에 확보했다. 이를 통해 실제 혈청 환경에서도 높은 안정성과 재현성을 갖춘 스클레로스틴 검출이 가능함을 확인했다.

특히 연구팀은 폐경 후 여성 골다공증 환자와 만성신장질환 환자(1기, 3기)의 임상 샘플을 활용해 스클레로스틴을 정량적으로 검출하는 데 성공하며, 실제 환자 기반의 임상 적용 가능성을 입증했다.

박종필 교수는 이번 연구는 펩타이드 기반 바이오센서를 활용한 정밀 진단 기술의 가능성을 제시했으며, 향후 골대사 질환 진단뿐 아니라 다양한 질병 바이오마커 검출 분야로의 확장이 기대된다고 밝혔다.

한편, 본 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 생명과학·재료 분야 세계적 학술지인 Advanced Science (IF=14.1, 상위 7.0%)에 'Peptide receptor-functionalized AuNP-embedded zwitterionic biopolymeric nanohydrogel for electrochemical sclerostin sensing' 제목으로 2026년 2월 25일 게재됐다.