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몸속 코로나균 농도, '색'으로 알려준다...GIST-서울대 공동 개발

디지털데일리 발행일 2022-04-08 14:29:09
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신제인

[디지털데일리 신제인 기자] 몸 속 코로나19 바이러스의 농도를 색깔 별로 보여주는 신속진단키트가 국내에서 개발됐다.

광주과학기술원(GIST·지스트)은 송영민 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀은 김대형 서울대 교수팀과 공동으로 신속하고 정확하게 바이러스를 관찰 및 분석할 수 있는 바이오 컬러센서 플랫폼을 개발했다고 7일 밝혔다.

이는 유전자증폭(PCR) 검사의 복잡성과 기존 신속진단키트의 낮은 정확도를 보완할 수 있는 차세대 바이러스 감지 및 분석 플랫폼으로 기대된다.

특히 코로나19 바이러스의 농도를 특정 색을 통해 직관적으로 확인할 수 있다는 점에서 치료에도 유용하게 사용될 거라는 전망이다. 환자 입장에서는 스스로 어느 정도 치유되고 있는 지 알 수 있게 돼 불안감을 덜 수 있고, 의료진은 더욱 정확한 환자의 상태를 파악할 수 있다.

기존의 신속진단키트들은 바이러스가 부착되었을 때 전기화학적 신호의 변화로 바이러스를 감지한다. 이에 복잡한 전극 구조와 별도의 분석 장비가 필요하다는 단점이 있다. 또 비교적 직관적인 방식인 플라즈모닉 효과와 같은 광학적 방식들은 복잡한 나노 구조를 가져 제작이 어렵고, 미세한 감지를 위한 별도의 광학 분석 장비를 필요로 한다.

최근 이러한 제작 방법과 복잡성을 극복하기 위해 단순한 필름형태의 광학 구조로 신속진단키트들이 개발되어 왔지만, 대부분 높은 굴절률의 재료를 사용해 구현되었기 때문에 낮은 굴절률을 갖는 바이러스와 같은 바이오 입자들을 감지하기 어려웠다.

연구팀이 개발한 바이러스 감지를 위한 'Gires-Tournois' 공진 구조는 낮은 굴절률 층과 금속 반사 층 사이에 다공성 복소 굴절률 층을 삽입해 자유롭게 광학 특성을 변조했다. 결과적으로 낮은 굴절률 층에서 느린 빛 효과(Slow light effect)를 갖는 단일 흡수를 구현했다. 또한 항체 고정을 위한 간단한 표면 처리를 통해 항원-항체 반응으로 유전자 증폭 및 표지 부착 없이 매우 낮은 농도(100 pg/ml)의 바이러스도 감지할 수 있게 됐다.

송 교수는 "바이러스를 색상변화로 관찰할 수 있도록 한 첫 사례로, 의료진은 현미경 관찰 및 색도 분석을 통해 바이러스의 정확한 농도를 매우 빠르게 알아낼 수 있어 다양한 바이러스 및 유해인자를 동시에 검출하는 것도 가능하다”면서, "머지않아 일반인이 육안으로 바이러스를 식별할 수 있도록 할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 머트리얼즈(Advanced Materials,IF: 30.849)에 지난달 26일 온라인 게재됐다.

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