의료용 바이오센서

소개글

의료용 바이오센서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 바이오센서[biosensor] 기술

2. 바이오센서의 원리 및 응용

3. 의료용 바이오센서의 이용현황

4. 바이오센서 전망

5. 결론

본문내용

형광표지의 LOD는 단백질 10pg/mL, 비표지 방법인 SPR의 LOD는 단백질 1ng/mL 정도이다. 혈액 내 극미량의 단백질을 측정하는 것이 향후 바이오센서 시장 확대의 중요한 관건이 될 수 있으므로 민감도 향상이 필요하다. 혈당측정과 함께 다양한 물질을 측정하거나, 다성분의 단백질을 측정하는 것과 같이 한 번에 다성분 시료를 측정하는 것이 바이오센서 시장 확대에 중요할 수 있다. 이 경우 바이오리셉터의 선택성 확보가 매우 중요하다. 또한 실제 시료 내에 존재하는 다양한 물질들에 의한 교란(interference)이 최소화 되어야 한다. 또한 다성분 측정에 의한 다중 전극 및 측정으로 인한 센서 크기 및 가격 문제가 제품화에 장애로 작용할 수 있다. 실시간 생체 측정이 가능한 바이오센서가 실현되기 위해서 생체적합성(biocompatibility)을 만족하여야 한다. In vivo 측정을 할 경우, 삽입된 소자는 주위 환경을 교란하여 정확성을 방해하게 된다. 또한 생체발열, 생리적 반응, 바이오센서의 손상과 같은 문제점이 있다. 또한 연속적인 센서 사용이 가능하여야 한다. 이 분야에 수백만 달러의 많은 연구비가 투자되었음에도 아직 성공적인 결과가 나오지 않고 있다(Wilson and Gifford, 2005). 생체분자 결합용 바이오센서의 경우 비표지 측정기술은 빠른 분석시간, 시스템 단순화와 같은 장점과 함께, 실시간 측정이 가능하므로 반드시 필요한 기술이다. 최근 비표지 방식의 바이오센서가 많은 연구자들에 의해 개발되고 있으나 민감도, 재현성과 같은 해결되어야 할 문제점이 많다.나. 세계시장전망 프로스트 앤드 설리번, “세계 바이오시장 시장들” (2005.4) 시장보고서의 바이오센서 세계시장 전망을 그림 7에 요약하였다. 2006년 27억불에서 2011년 44억불 정도가 될 것으로 전망되며, 연평균 시장성장률을 분석해보면 2001~2006년에 7%인 반면, 2006~2011년 사이에 10% 정도로 해마다 성장률 증가가 있을 것으로 보고되고 있다. 바이오센서 제품 타입 중 다중분석 센서에 대한 수요가 가장 많이 늘어날 전망되고 있다. 다중분석 센서 제품에 활용될 바이오센서 시장은 2011년 1억 달러 규모이며, 그 다음으로 광섬유와 형광면역 시험, 바이오-관리 검출기 제품에 대한 시장이 커질 전망이다. 인체측정에 대한 바이오센서 기술 시장이 2001년과 2011년 사이 가장 큰 누적 연평균 성장률(9.8%)을 보이며, 가정 진단용 분야에서 활용될 바이오센서 시장의 점유율은 2001년 35%에서 2011년 37%로 상승할 것으로 전망되고 있다. 그 다음으로 자가진단, 연구실용, 공정 산업용으로의 바이오센서 활용이 많은 비중을 차지하고, 비교적 큰 비중은 차지하지 않으나 환경 모니터용과 바이오방어에 대한 바이오센서 시장 점유율 또한 늘어날 전망이다.다. 국내 기술 및 시장 전망 국내의 경우 전술한 바와 같이 다양한 기업들에서 전기화학, 광학 방식의 제품이 나오고 있어, 국내 기업들의 성장은 앞으로도 지속적으로 이루어질 것으로 전망된다. 또한 학계, 연구계에서도 바이오센서 개발에 집중하고 있으며, 특히 나노기술, 반도체기술을 접목한 연구개발이 활발하여 조만간 세계적으로 경쟁력 있는 기술들이 출현할 것으로 기대되고 있다. 그러나 신호변환 관련 바이오센서 소자 개발에는 활발한 반면, 바이오센서용 콘텐츠 발굴에는 비교적 발전이 없어, 실제적인 시장진입에 약점으로 작용하고 있다. 한편 인포피아 및 헬스피아에서 혈당센서를 휴대전화에 연결합 당뇨폰을 개발하였고, 생명공학연구원에서 간수치 진단용 바이오센서를 핸드폰과 연결한 기술을 보고하고 있어, 향후 바이오센서 기술이 정보통신 시장에 진입할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
5. 결론
바이오센서는 혈당 바이오센서가 전체 바이오센서 시장의 80%를 차지하고 있는데, 앞으로도 당뇨병 치료기술이 개발되지 않는 한, 자가 혈당 측정은 계속적으로 시장성이 높을 것이며 이에 대한 연구가 활발할 것으로 예측된다. 따라서 혈당 바이오센서의 기능 향상이 필요할 것으로 추정할 수 있다. 즉, 정확성 및 재현성, 응답속도, 신뢰성 및 자가 진단 능력, 물리적 견고성, 기계가격, 작동 가격, 수명, 사용자 편이성, 제품 안전성 등과 같은 일반적인 요구와 더불어 인슐린 펌프와의 결합, 최소침습 방법, 다성분 측정 등과 같은 복합적 기능을 수행할 수 있는 바이오센서 개발이 시장 선점의 관건이 될 수 있다. 한편 혈당 측정을 탈피한 응용 다변화가 이루어져야 국내 기업들이 세계시장 점유율을 높일 수 있을 것이다. 바이오센서 기술에서 요구하는 바이오센싱 민감도 향상, 비표지 측정기술, 생체적합성, 비특이 결합의 최소화, 극소 크기 등을 만족하기 위한 바이오센서의 개발이 활발하다. 미래에는 기존 바이오센서의 한계를 극복하여 단일세포 및 단분자 분석, 현장진단, 재택진단, 실시간 진단을 구현하는 데 있어서 중요한 역할을 담당할 것으로 기대를 모으고 있다. 보다 정밀하고 고성능의 나노-바이오센서가 실제 현장에서 사용되고 상용화가 가능하기 위해서는 바이오리셉터 설계, 비특이 결합이 없는 센서 표면기술, 고안성/고선택성 바이오리셉터 고정화 기술, 재현성이 높은 나노소재 기반 센서소자 제작, 활용연구 등이 연구개발 초기부터 긴밀한 협동연구가 반드시 이루어져야 할 것으로 사료된다. 이와 같은 환경에서 향후 바이오센서 연구개발 방향은 다음과 같을 것으로 결론지을 수 있다. 1. 혈당 측정과 더불어 다성분 분석, 혈액 채취, 치료 등이 결합된 시스템 연구가 활발할 것이다.2. 혈당과 같이 한 성분을 분석하기 위해서는 전기화학적 방법이 절대적으로 우세하나, 다성분을 동시에 분석할 경우 광학적 방법이 경쟁할 것이며 이에 대한 연구가 활발할 것이다.3. 혈당 바이오센서의 연구방향은 비침습적 혈당 측정과 이식용 바이오센서에 많은 연구가 진행될 것이다. 4. 의료용 바이오센서와 더불어 다양한 분야에서 바이오센서 활용이 진행될 것이다.5. 바이오센서 기술은 나노기술과의 접목을 통하여 감도가 크게 향상하거나 소형화를 이루는 방식으로 나노-바이오센서 연구가 제품화 연구로 발전할 것이다.

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