재료연, 호흡기 병원체 신속 검출 광센서 소재 개발

재료연구소(KIMS·소장 이정환)는 정호상 KIMS 표면기술연구본부 연구팀이 이민영 삼성서울병원 연구팀과 공동연구로 광 신호 증폭 효과를 이용해 소량의 병원체 유전자까지 검출 가능한 '광센서 소재'를 개발했다고 25일 밝혔다.

이 광센서 소재를 이용하면 호흡기 병원체 유전자 존재 유무를 30분 이내에 검출할 수 있다.

개발 광센서 소재는 광 신호 증폭 소재 제작 기술이 핵심이다.

기존 PCR 유전자 검출법은 타깃 유전자 수를 늘리기 위해 50~90℃의 온도구배를 반복적으로 가해주는 과정이 필요하다. 검출에 2~3시간 소요되고, 초기 검체 내에 유전자 농도가 낮을수록 검출 시간은 증가하고 신뢰도도 낮아지는 단점이 있다.

광 신호 증폭 소재 제작 기술의 유전자 검출 원리(왼쪽)와 신속 분자진단 기술 설명.
광 신호 증폭 소재 제작 기술의 유전자 검출 원리(왼쪽)와 신속 분자진단 기술 설명.

정 연구팀은 다공성 종이필터 위에 플라즈모닉 현상으로 라만 신호를 증폭할 수 있는 은나노선을 네트워크 구조로 형성했다.

이렇게 만든 광센서 소재는 유전자 검출에 필요한 증폭 시간을 대폭 줄여준다. 기존 대비 증폭 유전자 수는 적지만 광센서 소재의 광 신호 증폭 현상을 이용, 검출 민감도를 크게 향상시켜 이를 해결했다.

연구팀은 병원체 유전자를 종이 기반 은 나노선 광센서 상에 용적해 20분 이내 진단하는데 성공했다. 종이 기반 은 나노선 광센서 소재는 현장에서 신속하게 감염 유무를 확인할 수 있게 해준다.

정호상 선임연구원은 “코로나19 사태로 인해 신속한 확진자 구분과 동선 파악을 위한 신속 분자진단 기술이 요구되고 있다”면서 “이번 유전자 검출용 광센서 소재기술은 호흡기 감염 바이러스와 박테리아를 공항, 항만, 다중이용시설 등 현장에서 바로 검사하는데 활용할 수 있다”고 말했다.

이 연구성과는 '센서스앤액츄에이터비-케미칼' 8월 28일자에 실렸다.

창원=임동식기자 dslim@etnews.com