[소개글]

(주제)

바이오센서는 실시간 현장진단, 디지털 분석결과를 제공하는 방향으로 발전하고 있으며, 이 보고서에서는 기술적인 내용을 심도있게 다루고 있다.

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(내용)

바이오센서는 여러 요소기술(IT, NT, BT)이 융합된 소자화 기술이며, 그 응용성과 시장성을 가늠하기 어려울 정도로 방대하다. 바이오센서 기술은 물리화학적, 생물학적 기술의 발전과 함께 지속적으로 성장하고 있다. 바이오센서는 바이오수용체(Bio-receptor)라는 특정 분석 대상물과 상호작용(효소-기질, 단백질-단백질, 항원-항체, 핵산-단백질, 핵산-핵산, 호르몬, 세포, 압타머 등)을 기반으로 물리 화학적 신호 변환기(Transducer)를 통하여 측정하고자 하는 물질의 정량 또는 정성 분석을 하는 기술이다.

분자진단 기술(Molecular Diagnosis)’ 중에는 PCR(Polymerase Chain Reaction)이 가장 대표적이나 현재 비싼 가격, 부피가 크고, 유전자 증폭에 여러 시간이 소요되어 실험실 안에서 활용된다. 그러나 향후 현장에서 바로 적용이 가능한 바이오칩(Biochip)형태의 제품군과 바이오센서가 주종을 이루며 시장을 성장시킬 것으로 예상된다. 이를 통해 진단과 치료 를 동시에 처리하는 진단치료학(Theranostics)이 미래의 질병관리의 핵심이 될 것이다.

바이오센서의 종류는 분석물질과 상호작용하는 바이오리셉터의 종류와 물리화학적 변환기의 종류에 따라 구분 할 수 있다. 바이오리셉터를 표지화 하는 기술은 면역크로마토그래피 바이오센서, 디스크방식 또는 마이크로 유채 채널 구조의 효소비색반응 광학 바이오센서, 웨어러블 및 체내 삽입형 바이오센서로 주목할 만한 발전을 거듭해 왔다.

최근 전자정보통신 기술의 발달로 연결성과 데이터 축적화 및 빅데이터 분석은 기존의 바이오마커 검출 및 정량 분석 기능만을 지닌 바이오센서를 임상 및 산업적 새로운 가치의 종합 모니터링 시스템으로 발전시키고 있다. 다양한 착용식 전기화학적 바이오센서가 착용자의 건강 상태의 지표로서 체액 중의 전해질과 대사 물질의 실시간 비침습적 스크리닝에 대해 자세히 검토되고 있으며, 다중 측정 조건하에서 작동하도록 표적화되어 개발되고 있다. 바이오 센서 분야는 매년 큰 폭으로 성장할 것이며, 집과 병원 등에서 환자 모니터링을 위한 솔루션으로 크게 발전될 것이다.

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(시사점)

바이오센서는 여러 요소기술(IT, NT, BT)이 융합된 소자화 기술이며, 그 응용성과 시장성은 방대하다. 2016년 약 154억 달러 시장으로 연평균 9,2%씩 성장하여 2024년에는 약 310억 달러 규모로 성장할 것으로 보인다. 그러나 국내에서는 사업화 가치를 갖는 소자화 및 양산화 기술이 미흡하고 보건 분야에 비해 농식품 환경분야 연구개발도 저조하다. 국내 체외진단의료기기 산업을 시작으로 보건의료, 농식품, 환경 및 전장사업 등으로 그 성과를 확대하기 위해서는 바이오센서 시스템 산업화의 확장이 필요하다. 이와 함게 R&D와 사업화 정책에 투자가 진행된다면 산업적 파급효과는 매우 클 것으로 기대된다.

[보고서 목차]

1. 바이오센서의 연구동향
2. 차세대 바이오센서의 전망 및 경향
3. 주요 바이오센서 기술개발 동향

[초록 요약]

바이오센서 기술은 신약 개발, 생물 의약, 식품안전 표준, 방위, 보안 및 환경 모니터링 분야에서 산업혁명, 헬스케어 4.0 시대에 가장 중요한 미래의 기술로 그 중요성과 기대가 매우 크다. 그 기대에 맞춰 최근의 바이오센서 기술은 센싱 요소를 정확하고 강력한 분석의 도구로 연구와 발명을 이끌어내고 있으며, IT기술과 나노기술의 성장과 BT기술의 융합으로 바이오센서의 검출한계를 극복하고, 물리화학적 변환기의 다양한 응용연구로 범위를 넓혀가고 있다. 이러한 결과로 나노물질, 화학 물질을 비롯한 폴리머에서 미생물, 세포에 이르기까지 다양한 바이오센서로 진화하고 있다.

특히, 사물인터넷(IoT)과 바이오센서의 연결은 필연적이며 현재까지 단편의 생물학적 지표를 정량 정성 분석하는 도구에서 연결된 모든 데이터를 활용하여 새로운 임상 및 산업적 가치를 창출하는 기술로 발돋움 하고 있다.

본 내용에서는 최근 바이오센서의 기술동향과 신규 시장창출을 위한 산업화 동향을 소개하면서 미래의 바이오센서 분야의 국내외 트렌드를 파악하고 향후 발전 방향을 제시하고자 한다.

[관련 지식]

Cambridge Network, "Precision Medicine, the next revolution in healthcare", 2018. 12. 17.

https://aabme.asme.org/posts/biosensors-in-health-and-wellness-monitoring

MarketWatch, "Biosensor Market to Grow at Exuberant CAGR of 9.6%", 2018.12.21.

https://www.marketwatch.com/press-release/biosensor-market-to-grow-at-exuberant-cagr-of-96-2018-12-21

[관련 동영상]

Princeton University Research, "Silicon-based biosensor chip for medical diagnostics", 2017. 12. 13.

https://www.youtube.com/watch?v=GmL0BTyMHnQ

Ashray Gupta, "Biosensors for Cancer Detection", 2017. 3. 31.

https://www.youtube.com/watch?v=j0cEOBMbQec

[서지사항]

보유기관_ 한국보건산업진흥원 https://www.khidi.or.kr/

제작기관_ ㈜아이엠헬스케어 https://im-healthcare.com

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