이산화 티타늄 센서로 두경부암 조기 나노 검출 구현

초록

두경부암은 후두(목소리 상자), 구강, 인두(목), 비강, 타액선의 편평 세포에서 기원하는 이질적 질환입니다. 말기 진단은 환자 생존율에 큰 영향을 미치므로 적절한 바이오마커로 초기 단계 검출이 필수적입니다. 편평세포암 항원(SCC-Ag)은 순환 혈청 종양 바이오마커로, 두경부암 환자에서 수치가 상승하며 종양 부피와 높은 상관관계를 보입니다. 본 연구는 SCC-Ag 항체를 이용해 이산화 티타늄(TiO₂)으로 수정한 치간 전극(IDE) 센서에서 SCC-Ag 수준을 검출·정량하는 것을 목표로 했습니다. SCC-Ag 검출 한계는 100 fM이었으나, 항체를 금 나노스타(GNS)와 접합시키자 10 fM으로 향상되어 10배 개선되었습니다. 흥미롭게도 이 감도 향상은 다른 기판 대비 1000배 높습니다. 또한 두 가지 대조 단백질로 특이성 분석 결과 항체가 SCC-Ag만 인식함이 확인되어 IDE-TiO₂ 센싱 표면에서의 특이적 검출이 입증되었습니다.

서론

두경부암은 두경부 영역에서 비정상적 세포 성장을 보이며 널리 보고되고 있습니다. 인후, 구강, 점막, 구강 상피, 타액선, 비강에서 발생하며[1], 전 세계적으로 6번째로 흔한 암으로 매년 64만 명 이상이 영향을 받습니다[2]. 대부분의 환자가 말기에 진단되어 생존율에 심각한 영향을 줍니다. 조기 단계 식별은 생존율과 삶의 질 향상에 필수적입니다. 혈청 종양 표지자는 두경부암 진단과 추적 치료 관리에 활용되어 왔습니다. 편평세포는 주로 편평세포암 항원(SCC-Ag)을 분비하며, 암 환자에서 수치가 상승하고 SCC-Ag는 부인과, 폐, 식도, 항문암 등 편평세포 관련 암에서 유망한 종양 표지자로 밝혀졌습니다[3, 4]. 두경부암에서 높은 SCC-Ag 수치는 여러 환자 연구에서 전이, 재발, 사망률과 연관됨이 확인되었습니다[5,6,7]. 연구자들은 혈청 SCC-Ag가 하인두, 구강, 후두암에서 유의미한 위험 수준임을 밝혔습니다[8, 9]. 또한 두경부암 환자에서 SCC-Ag 수치와 종양 부피 간 상관관계가 있습니다[10]. 두경부암 상태를 파악해 조기 치료를 제공하기 위해 SCC-Ag 수치 정량화가 현명합니다. 본 연구는 IDE 센서에서 SCC-Ag 항체를 이용해 나노입자로 SCC-Ag를 낮은 수준에서 검출하는 데 초점을 맞췄습니다.

IDE는 저비용, 휴대성, 고감도 같은 유망한 특징을 가진 전기화학 바이오센서로 환경 모니터링과 의료 진단에 폭넓게 적용됩니다[11, 12]. 센싱 표면의 전기적 특성 향상은 생체분자 검출을 개선합니다. 나노물질은 바이오센서에서 생체분자 검출 향상에 광범위하게 활용됩니다. 나노물질은 크기가 작고 표면적이 넓으며 열적·전기적 전도성이 좋고 생체분자와 호환되며 바이오센서 분야에 엄청난 적용 잠재력을 보입니다[13, 14]. 나노물질은 표면 기능화와 분석물/표적 접합 두 가지 방식으로 생체분자 검출 개선에 쓰입니다[15]. 금은 다양한 센서에 적용된 잘 확립된 나노물질로 표면 플라즈몬 공명, 도파로 모드 센서, 전기화학 센서, 비교색법 등에 쓰입니다[16,17,18]. 은, 그래핀, 구리, 티타늄 나노물질도 다양한 생물의학 응용에 활용됩니다. 환경 친화적 반도체이자 저비용인 이산화 티타늄(TiO₂)은 넓은 밴드갭을 가져 IDE 표면 수정에 이용해 SCC-Ag를 검출했습니다. TiO₂는 높은 전기적·광학적 특성으로 슈퍼커패시터, 광촉매, 광전 변환에 널리 쓰입니다[19,20,21,22,23]. 또한 친수성과 넓은 표면적은 표면 수정에 적합해 생체분자 저농도 검출을 돕습니다. 본 연구에서는 TiO₂를 IDE 센싱 표면에 코팅해 생체분자 상호작용 시 전기 흐름을 향상시켰습니다. SCC-Ag 검출 개선을 위해 항체를 금 나노스타(GNS)와 접합(GNS 항체)해 TiO₂ 코팅 표면에 고정했습니다. 금 나노물질 접합 생체분자는 더 높은 안정성과 적절한 방향의 표면 고정 생체분자를 제공해 검출 한계 개선 능력이 입증되었습니다[24, 25]. 또한 단일 금 입자에 더 많은 생체분자를 고정할 수 있어 표적 분자 유입을 늘립니다. 본 연구에서는 TiO₂(표면 수정용)와 GNS(항체 접합용) 두 가지 나노물질을 이용해 IDE 센싱 표면에서 SCC-Ag 검출을 개선했습니다. GNS 적용은 더 넓은 표면적으로 더 많은 항체를 포착해 현재 센서 성능을 향상시킬 것으로 기대됩니다.

재료 및 방법

시약 및 생체분자

SCC 항원(45-55 kDa 범위 아이소폼을 가진 당단백질)은 Randox Life Sciences(말레이시아)에서, 항-SCC 항체는 Next Gene(말레이시아)에서 구입했습니다. (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES), 에탄올아민, 알부민(주요 혈액 단백질, 45 mg/mL; 혈액 단백질의 50-70%, 분자량 66.5 kDa), 인산완충염수(PBS; pH 7.4), 티타늄(IV) 이소프록사이드는 Sigma Aldrich(미국)에서 구입했습니다. 서핀(일반적으로 분포하는 세린 프로테아제 억제제, 분자량 40-50 kDa)은 Sino Biological(중국)에서 구입했습니다. 금 나노스타는 Shan 등[26]의 방법으로 합성했습니다. 모든 시약과 화학물질은 제조사 권장 조건으로 보관했습니다.

치간 전극 제작

IDE 기본 설계와 제작은 선행 보고[27]를 따랐습니다. 실리콘 웨이퍼를 표준 세척액으로 세척한 후 알루미늄 IDE 전극을 전통적인 습식 식각법으로 증착했습니다. 양성 포토레지스트를 증착하고 열산화를 수행했습니다. 알루미늄 증착은 포토리소그래피 기술로 했습니다. 1단계 1200 rpm 10초, 2단계 3500 rpm 20초, 3단계 500 rpm 10초의 3단계 과정입니다. 이후 자외선(UV)을 조사해 IDE 패턴을 샘플 표면에 전사했습니다. RD-6 현상액으로 15초 현상 과정 수행. 포토레지스트 처리로 미노출 영역 제거. 현상된 샘플을 100°C에서 구워 불필요한 수분 제거와 SiO₂ 층과 알루미늄 간 접착력 향상. 마지막으로 23초 알루미늄 식각액으로 미노출 영역 제거 후 아세톤으로 세척. 최종 표면을 TiO₂로 수정해 SCC-Ag 검출용으로 만들었습니다. 제작된 IDE 표면은 고배율 현미경과 3D 나노 프로파일러로 관찰했으며, ×50 배율로 이미지를 촬영했습니다.

IDE 센싱 표면 TiO₂ 코팅

제작된 IDE 표면에 TiO₂ 용액을 코팅했으며, 티타늄(IV) 이소프록사이드를 전구체로 사용했습니다. 에탄올과 티타늄(IV) 이소프록사이드를 섞고 5분간 세게 교반. 안정제(아세트산 100 μL)를 교반 하에 첨가하고 85°C 핫플레이트에서 가열. 몰비 혼합물은 9:1:0.1(에탄올:TIP:아세트산)로 고정. 3시간 혼합 후 맑은 용액 획득. 24시간 숙성 후 스핀 코터로 2000 rpm에서 이산화 규소(SiO₂) 기판에 도포. 코팅 후 175°C에서 15분 건조, 450°C에서 1시간 어닐링. 3층 코팅 후 TiO₂ 박막이 충분한 두께를 갖게 됩니다.

GNS-접합 항-SCC-Ag 제조

SCC-Ag 항체를 16-머캅토운데카노산(16-MDA) 링커로 GNS에 고정했습니다. 5 mM 희석 16-MDA를 100 μL GNS와 섞고 실온(RT)에서 30분 방치. 결합된 16-MDA-GNS를 13,000×g, 5분 원심분리로 제거. 수집된 금 펠릿을 EDC(400 mM)와 NHS(50 mM) 1:1 비율로 실온에서 15분 활성화. 비결합 EDC와 NHS를 13,000×g, 5분 원심분리로 제거. 활성화된 GNS 펠릿을 수집해 항체 접합. 200 nM SCC-Ag 항체를 EDC-NHS 활성화 GNS와 섞고 RT에서 1시간 반응. 비결합 항체를 13,000×g, 5분 원심분리로 제거. GNS 접합 항체는 4°C에서 보관 후 사용, 접합 여부는 UV-Vis 분광법으로 확인. 480-560 nm 영역 스캔, 피크 최댓값 확인.

TiO₂-IDE 표면에 GNS 항체 고정

TiO₂ 코팅 IDE 표면을 APTES로 아민화해 GNS 항체 고정. 3% APTES(30% 에탄올 희석)를 TiO₂ 표면에 떨어뜨리고 RT에서 3시간 방치. 30% 에탄올로 3회 세척해 비결합 APTES 제거. 항체 고정을 위해 위와 같은 활성화 단계 수행. 항체 또는 GNS 항체를 표면에 떨어뜨리고 1시간 대기해 고정 완료. PBS 완충액으로 5회 세척해 비결합 항체 완전 제거. 이 항체/GNS 항체 수정 표면으로 SCC-Ag 검출 및 비교. GNS 항체 고정 TiO₂ 표면은 원자힘현미경(AFM), 전계방출 투과전자현미경(FETEM), 에너지 분산형 X선(EDX) 분석기로 분석[15]. AFM은 5 μm 스케일, SEM은 15 kV로 100 nm 스케일 작동. EDX로 표면 원소 확인.

항체/금 나노스타 항체 표면에서 SCC 항원 검출

SCC-Ag 검출을 위해 항체 또는 GNS 항체 수정 TiO₂-IDE 표면을 1 M 에탄올아민으로 차단해 항체 비부착 영역 마스킹, RT에서 30분 방치. 에탄올아민 차단 표면에 1 nM SCC-Ag 상호작용시키고 전류 반응을 첨가 전후로 관측. 검출 한계 평가를 위해 SCC-Ag를 10 fM에서 1 nM까지 적정해 항체 또는 GNS 항체 수정 표면에 개별 적하하고 전류 반응 기록. 실험은 3회 반복 수행 후 통계 계산. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계로 측정. 검출 한계(LOD)는 저농도에서 보정선의 분석물 최저 농도(배경 신호 대비 S/N = 3:1), 즉 LOD = 기준선 표준편차 + 3σ로 정의.

SCC-Ag 선택적 검출

SCC-Ag와 항체 간 선택적 상호작용 확인을 위해 세린과 알부민 두 가지 대조 단백질로 대조 실험 수행. 세린은 다양한 인간 생리 기능과 생물학적 과정을 수행하는 프로테아제 억제제, 알부민은 45 mg/mL로 혈청 단백질의 50-70% 차지. 1 nM 농도 대조 단백질들을 항체 또는 GNS 항체 수정 표면에 개별 적하하고 전류 변화 관측. 이 전류 수준을 SCC-Ag의 항체 및 GNS 항체 특이적 검출과 비교. 기타 대조 실험: SCC-Ag와 GNS 단독 상호작용, 비면역 항체 표지 GNS로 코팅된 TiO₂-IDE 표면과 SCC-Ag 상호작용. 실험은 3회 반복, 통계 계산. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계로 측정.

결과 및 논의

두경부암은 코, 구강, 후두, 부비강 안팎에서 다양한 종양이 발생하는 것으로 기술됩니다[28]. 적절한 바이오마커로 조기 진단과 치료는 환자 생존율 향상에 필수적. SCC-Ag가 두경부암에 적합한 혈청 바이오마커로 밝혀져, 본 실험에서는 TiO₂ 수정 치간 전극(IDE) 센서에서 항체로 SCC-Ag 수준 검출·정량 수행. TiO₂는 생체분자 상호작용 시 전류 반응 향상에 활용. 다른 나노물질 대비 TiO₂는 전극 표면에서 활성 거동과 전기촉매 활성 향상으로 전기화학 센서에 매력적. 또한 표면 안정성 향상으로 전극 반응 반복성과 피크 전류 증가로 검출 한계 개선[29,30,31]. 이 긍정적 특성 활용 위해 본 연구에서 IDE 표면에 TiO₂ 코팅(IDE-TiO₂)해 전류 흐름 개선. 또 다른 나노물질 GNS로 항-SCC-Ag 항체 고정 및 검출 한계 향상. 금 접합 생체분자 고정 표면이 표적 검출 개선 입증[32, 33]되어, 본 연구에서 SCC-Ag를 항체와 GNS 항체 수정 IDE-TiO₂ 표면에서 검출·비교. 일반화된 바와 같이 나노입자 표면적 증가 시 생체분자 부착 향상. GNS는 구형 금 나노입자 대비 더 넓은 표면적 보유. 이 아이디어 구현 위해 GNS로 감도 향상 실험 수행.

표면 특성화 및 GNS 항체 고정

그림 1은 IDE-TiO₂ 센싱 표면에서 SCC-Ag 검출 개략도. 그림 1a: IDE 센싱 표면 TiO₂ 코팅 후 항체 GNS 접합 유무로 고정. 이 항체 수정 표면으로 SCC-Ag 수준 검출. 검출 전 GNS-항체 접합 여부 UV-Vis 분광법으로 확인. 항체 접합 전후 GNS 스캔 프로파일(원하는 파장 범위) 결정. 접합 후 535 nm에서 545 nm로 이동 확인(그림 1b). 이는 GNS 표면 항체 고정 확인. 제작된 센싱 표면 형태 관찰. 그림 2a 고배율 현미경 이미지, 2b 3D 나노 프로파일러 이미지. 간극과 전극 영역이 명확히 보이며 핑거 형성. 간극과 핑거 배열이 균일하고 온전함.

a SCC-Ag 검출 개략도. IDE-TiO₂ 표면 APTES로 아민화 후 항체 또는 GNS 항체 고정. APTES 아민기와 항체 카르복실기 반응. SCC-Ag 항원 영역 상호작용으로 검출 비교. b GNS UV-Vis 분광 측정. 480-560 nm 영역 스캔, 피크 최댓값 ~530 nm. 화살표로 GNS 항체 유무 표시

a IDE 표면 고배율 현미경 이미지. ×50 촬영. b 3D 나노 프로파일러 이미지. ×50 촬영. 전극과 간극 영역 표시. 별표로 간극 표시. 균일 배열로 제작 성공 확인. c 원자힘현미경 이미지. AFM에서 TiO₂(어두운 점)와 GNS(밝은 점) 명확히 구별. d 전계방출 투과전자현미경 이미지. e 에너지 분산형 X선 분석. 표면 원소 표시

항체 및 GNS 항체 고정 TiO₂-IDE 센싱 표면 비교

SCC-Ag를 항체 또는 GNS 항체 고정 TiO₂-IDE 표면에서 검출. GNS의 TiO₂ 표면 부착은 AFM, SEM, EDX 분석으로 확인(그림 2c). AFM 관찰에서 TiO₂(어두운 점)와 GNS(밝은 점) 명확히 구별. SEM과 EDX 분석 지지, 두드러진 금 피크와 적당한 티타늄 피크 관찰. 이는 GNS가 TiO₂ 표면에 존재함을 증거. 그림 3은 아민 수정 IDE-TiO₂ 센싱 표면에서 항체와 GNS 항체 고정 과정. TiO₂ 수정 IDE 표면 전류 4.65E−12(그림 3a). APTES 첨가 후 5.37E−11로 증가, 아민화 확인. 항체 고정 시 5.375E−11에서 1.05E−9로 변화, 차이 1.04E−9(그림 3a). APTES 아민기와 항체 COOH기 화학적 상호작용으로 고정[18]. 전류 변화로 APTES 수정 표면 항체 결합 확인. 이후 1 M 에탄올아민으로 비특이적 생체분자 결합 방지 위해 잔여 표면 차단. 유사하게 GNS 항체 고정 시 APTES 수정 표면에서 전류 4.41E−12에서 1.23E−9로 증가(그림 3b). 항체를 GNS 표면에 고정 시 아민 수정 표면에서 더 높은 반응. 단일 GNS 표면에 더 많은 항체 결합과 이 복합체의 아민 수정 표면 강결합 때문. 아민 말단기 APTES가 GNS 시트르산기 치환해 화학적으로 고정[34]. 생체분자 센싱 표면 검출은 상호작용 분자 결합 친화도와 센싱 표면 분자 적정 고정 두 요소에 주로 의존. 높은 생체분자 고정은 저농도 표적 검출 대폭 개선. 본 연구에서 GNS로 항-SCC-Ag 항체 고정해 IDE-TiO₂ 표면에서 더 높은 항체 결합 기회 제공, 효율적 SCC-Ag 검출 유도.

IDE-TiO₂ 표면 고정 과정. a 항체. b GNS 항체. 표면 수정 3% APTES 시작, EDC/NHS 활성화로 항체 고정, 1 M 에탄올아민으로 비부착 항체 영역 차단. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계 측정. 각 고정 단계 후 적절한 전류 변화로 항체 및 GNS 항체 센싱 표면 결합 확인

항체 또는 GNS 항체로 IDE-TiO₂ 표면에서 SCC-Ag 비교 검출

GNS 항체가 IDE-TiO₂ 표면에서 효율적 고정됨 확인되어, 동일 1 nM SCC-Ag를 항체와 GNS 항체 표면에서 검출해 전류 변화 비교. 그림 4a: 항체 수정 표면 1 nM SCC-Ag 검출. 검출 전 에탄올아민 차단제로 비특이적 생체분자 결합 방지. 에탄올아민 전류 변화 4.65E−12. 1 nM SCC-Ag 첨가 후 1.33E−09로 증가. 전류 변화로 SCC-Ag-항체 결합 명확 확인. GNS 항체 표면에서 에탄올아민 전류 1.33E−11, 1 nM SCC-Ag 후 1.62E−09로 증가(그림 4b). 동일 SCC-Ag 농도에서 GNS 항체 전류 변화가 항체 단독 표면보다 높음. 단일 GNS 통해 IDE-TiO₂ 표면에 더 많은 항체 결합 때문으로 해석.

SCC-Ag 검출: a 항체, b GNS 항체. 위 단계까지 1 M 에탄올아민 차단 후 IDE-TiO₂ 표면 테스트. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계 측정. 1 nM SCC-Ag 상호작용 후 두 경우 모두 전류 증가, GNS 항체에서 더 높은 전류 변화

항체 또는 GNS 항체로 IDE-TiO₂ 표면에서 SCC-Ag 검출 한계

항체/GNS 항체 수정 표면 모두 SCC-Ag 명확 검출, 양 표면 검출 한계 추정 비교(그림 5a, b). 10 fM-1 nM SCC-Ag 농도별 개별 적하해 전류 변화 기록. 그림 5a: 항체 수정 표면 SCC-Ag 농도별 결합. 에탄올아민 후 10 fM SCC-Ag 상호작용 시 전류 변화 없음. 100 fM 증가 시 4.65E−12에서 6.54E−11로 미미한 변화. 1 pM, 10 pM, 100 pM, 1 nM으로 농도 증가 시 전류 4.69E−10, 7.91E−10, 8.78E−10, 1.33E-09로 증가. 농도 증가에 따라 결합 증가 명확. 3σ 기준 검출 한계 100 fM(그림 6a).

IDE-TiO₂ 표면 항체와 GNS 항체에서 농도 의존적 상호작용. a 항체, b GNS 항체. 위 단계까지 1 M 에탄올아민 차단 표면. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계 측정. SCC-Ag 10 fM-10 nM 농도 양 표면 상호작용, 전류 변화 관측. 세척은 10 mM PBS(pH 7.4) 5회 반응 부피로 각 단계 수행. 농도 증가에 따라 두 경우 모두 전류 점진적 증가. GNS 항체 10 fM부터 전류 변화, 항체 단독 100 fM부터 변화. 두 경우 모두 1 nM SCC-Ag 포화. 농도 추가 증가 시 유의미한 전류 변화 없음

항체 및 GNS 항체 수정 표면에서 SCC-Ag 농도별 전류 변화 비교. a SCC-Ag 검출 한계 선형 회귀 그래프. 항체(빨강), GNS 항체(파랑). 검출 한계: GNS 항체 10 fM, 항체 단독 100 fM. b SCC-Ag-항체 상호작용 전류 변화. 모든 농도에서 GNS 항체 표면 더 높은 전류 변화. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계 측정. 오차 막대: 3회 반복(n=3) 평균 ± 표준편차(±0.1-0.15×10⁻⁹ A). LOD = 기준선 표준편차 + 3σ

동일 SCC-Ag 농도 GNS 항체 수정 표면 독립적 상호작용. 10 fM 적하 시 전류 1.33E−11에서 3.74E−11로 명확 변화. 10 fM SCC-Ag도 GNS 항체 고정 표면에서 명확 상호작용, 항체 단독 표면에서는 검출 불가. 100 fM, 1 pM, 10 pM, 100 pM, 1 nM 증가 시 전류 4.69E−10, 9.23E−10, 1.41E−09, 1.48E−09, 1.62E−09로 추가 증가(그림 5b). 통계 계산 표준편차 ±0.1-0.15×10⁻⁹ A 범위. 두 표면 비교 시 GNS 항체 수정 표면이 모든 테스트 SCC-Ag 농도에서 더 높은 전류 변화(그림 6b). 3σ 기준 검출 한계 10 fM(그림 6a), 항체 단독 표면 대비 10배 더 우수(낮은) 검출. 통계 계산 표준편차 ±0.1-0.15×10⁻⁹ A. 선행 연구에서 스트론튬 나노입자, 그래핀 등 다른 나노물질로 SCC-Ag 평가했으나 현재 연구 대비 ~1000배 낮은 감도[35].

항체/GNS 항체 수정 표면에서 SCC-Ag 선택적 검출

SCC-Ag 선택적 검출을 혈액 내 풍부한 두 대조 단백질 세린과 알부민과 비교. 세린은 다양한 인간 생리 기능과 생물학적 과정 수행 프로테아제 억제제, 알부민은 45 mg/mL로 혈청 50-70% 차지. 그림과 같이 1 nM 두 대조 단백질과 SCC-Ag를 항체 또는 GNS 항체 표면에 개별 적하(그림 7a). 두 경우 모두 전류 변화는 SCC-Ag에서만 관측, 항체가 SCC-Ag만 인식함 나타냄. 대조 단백질 상호작용 시 유의미한 전류 변화 없음. 이 실험으로 현재 실험 설정이 SCC-Ag 특이적 검출/진단 가능 확인. 추가 대조 실험으로 GNS 단독과 SCC-Ag 상호작용, 비면역 항체 표지 GNS 코팅 TiO₂-IDE 표면과 SCC-Ag 상호작용. 특이적 상호작용 대비 유의미한 전류 변화 없음(그림 7b).

a 항체 및 GNS 항체 수정 표면 SCC-Ag 선택적 검출. C1-세린, C2-알부민 상호작용 수행. 위 단계까지 1 M 에탄올아민 차단 표면. 3회 반복 평균. 두 경우 모두 항체만 SCC-Ag 인식, 특이적 검출 확인. b 대조 측정. 특이적 상호작용과 비특이적 상호작용 비교. 명확한 구별 확인. 선형 스위프 전압 0-2 V, 0.01 V 단계 측정. 오차 막대: 3회 반복(n=3) 평균 ± 표준편차(±0.1-0.15×10⁻⁹ A)

결론

두경부암은 구강, 인후, 타액선 영역에 영향을 주는 흔한 암. 적절한 바이오마커로 진단해 환자 필요 치료 제공과 삶의 질 향상 필수. SCC-Ag는 암 중요 바이오마커 중 하나, 본 연구에서 이산화 티타늄 코팅 치간 전극 센싱 표면(IDE-TiO₂)에서 SCC-Ag 검출. SCC-Ag 항체 고정해 검출, 검출 한계 100 fM. 항체 금 나노스타(GNS) 접합(GNS 항체)으로 검출 한계 추가 향상. 검출 한계 10배 개선(10 fM), 이는 아민 수정 TiO₂ 표면에 GNS 통해 더 많은 항체 결합 때문으로 해석. 또한 두 가지 대조 단백질 대조 실험에서 항-SCC-Ag가 인식 못 함, SCC-Ag 선택적 검출 입증. 시연된 IDE-TiO₂ 센싱 표면은 두경부암 진단 도움, 조기 검출 전략으로 활용 가능.