KIST 이준석 박사팀, 바이러스 포집·검출 일체형 진단장치 개발
“실내 코로나19 감시 적용가능”

표지논문 선정 이미지. KIST 제공

KIST 제공

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국내 연구진이 실내 공기에 포함된 특정 바이러스를 포집해 현장에서 50분 안에 검출할 수 있는 기술과 장치를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 12일 분자인식연구센터 이준석 박사팀이 광주과학기술원(GIST) 화학과 김민곤 교수팀, 건국대 수의학과 송창선 교수팀과의 함께 공기 중 바이러스를 현장에서 포집하고 동시에 검출할 수 있는 일체형 진단 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

현재 공기 중에 퍼져있는 세균, 곰팡이, 바이러스 같은 생물학적 위해물질을 검사하려면 검사 장소의 공기를 포집, 실험실에서 수시간~수일간 분석해야 한다. 현장에서 바로 검사하는 기존 기술은 세균·곰팡이 농도는 모니터링할 수는 있다. 하지만 특정 미생물 유무나 입자 크기가 작은 바이러스를 구별하는 데 한계가 있다.

공동 연구진은 공기를 빨아들여 그 속에 있는 세균, 바이러스 등을 다공성 패드(유리 섬유로 된 필터)에 포집하는 장치와 포집된 샘플이 이동하면서 바이러스 항체가 부착된 나노입자와 만나면 외선을 내는 진단키트를 결합했다.

이를 통해 포집과 검출을 동시에 하는 일회용 바이러스 진단 플랫폼을 만들었다.

일회용 바이러스 포집·진단 키트는 임신 진단 키트와 유사한 형태다.

별도 세척이나 분리 없이 하나의 키트 내에서 10~30분간 공기를 포집하고 20분간 분석, 최대 50분 안에 공기 중 바이러스 유무를 확인할 수 있다.

진단 플랫폼에서 공기 중 바이러스는 공기 채집기를 통해 빨아들여져 다공성 패드에 수집, 농축된다. 포집 후 다공성 패드에 액체가 공급되면 모세관 현상으로 패드에 붙어 있던 샘플이 검출 영역으로 이동한다.

검출영역에는 특정 바이러스에만 반응하는 항체가 부착된 적외선 발광 나노입자 복합체와 적외선 신호를 검출하는 판독기가 있다. 샘플 속에 해당 바이러스가 있으면 나노입자 복합체가 적외선을 방출해 판독기로 바로 알 수 있다. 진단 키트를 동시에 4개 이상 삽입할 수 있어 여러 종류의 바이러스를 한꺼번에 검출할 수도 있다.

이 장치를 0.85×0.55×0.90㎥ 크기의 체임버에서 실험한 결과 공기 중 인플루엔자 바이러스를 포집해 다공성 패드 내에서 100만배 이상 농도로 농축할 수 있었다. 패드에 부착된 바이러스는 약 82%가 회수돼 검출 영역으로 이동, 분석할 수 있는 것으로 확인됐다.

이준석 박사는 "이 플랫폼은 코로나19 바이러스 같은 공기 중 생물학적 위해인자를 현장에서 진단하는 실내 공기 오염 모니터링 시스템에 응용할 수 있다"고 설명했다.

이 박사는 "미세먼지, 화학물질, 미생물 등이 혼합된 실내 에어로졸 환경 조성 시스템으로 규모를 확장하고, 바이러스뿐 아니라 세균, 곰팡이 포자 같은 큰 바이오 에어로졸 포집·검사할 수 있는 현장용 일체형 진단 플랫폼으로 확장하는 연구가 필요하다"고 말했다.

이 연구 결과는 'ACS 센서'(ACS Sensors) 최신호에 게재됐으며 표지논문으로 선정됐다.

송현수 기자 songh@busan.com

송현수 기자 songh@busan.com