한국생명공학연구원(원장 김장성)은 홍정주 국가영장류센터 박사와 권오석 성균관대 교수, 송현석 한국과학기술연구원(KIST) 박사 공동 연구팀이 다종 호흡기 바이러스를 현장에서 신속하게 검출할 수 있는 플랫폼을 개발하는데 성공했다고 18일 밝혔다.
향후 코로나19와 같은 신·변종 감염병 발생시 진단 기기를 개발하는데 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
신종 호흡기 감염병이 발생하면 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 진단기기가 필수지만 기존 진단기기는 민감도·특이도가 낮아 생활 속 현장 진단 활용에 제한이 있었다.
코로나 대유행을 겪으며 현장 진단 기기가 비약적인 발전을 이뤘지만, 여전히 정확한 진단을 위해서는 PCR과 같은 별도 검사가 필요한 실정이다.
연구팀은 그래핀 소재를 활용해 수십 초 만에 호흡기 바이러스 다수를 고감도로 동시에 선별할 수 있는 현장 진단 플랫폼을 개발했다.
지금까지 개발된 그래핀 기반 바이오센서는 적층 방식 한계로 외부인자를 받아들이는 수용체를 그래핀 소재와 결합하면 노이즈 신호, 극한 환경에서의 안정성 저하 등 문제가 발생해 현장 진단에서 활용하기에 제한이 있었다.
연구팀은 미세 자극에도 패턴을 나타내는 다채널 트랜지스터를 기반으로 여러 종 호흡기 바이러스를 선택적으로 검출할 수 있는 수용체, 수용체 신호를 간섭없이 그래핀에 전달할 수 있는 인터페이싱 화합물을 개발했다.
그래핀에도 소재 특성 변화 없이 표면을 박막 코팅하는 패시베이션 층을 형성해 바이러스 수용체와 인터페이싱 화합물, 그래핀 소재 간 적층 구조 안정성을 확보하고 외부 환경에서도 성능 저하 없이 안정적인 신호전달이 가능한 센서를 제작했다.
개발 센서는 타액(침)에 별도 전처리 없이 진단할 수 있어 편의성도 확보했으며, 델타 및 오미크론에 감염된 영장류 모델을 통해 유효성을 검증하며 현장 활용 가능성을 높였다.
홍정주 박사는 “영장류를 통해 유효성을 확인한 현장 신속진단 플랫폼을 개발한 만큼 앞으로 다가올 신종 호흡기 감염병 유행 대비에도 도움이 되길 희망한다”며 “앞으로도 감염 경로를 정확하게 확인할 수 있는 영장류 감염모델이 다양한 병원체 진단 기기 개발에 유용하게 활용되기를 기대한다”고 밝혔다.
권오석 교수는 “개발 플랫폼은 다종 호흡기 바이러스를 동시에 빠르게 고감도로 모니터링할 수 있는 것으로, 고위험군 전염병 사전 확산 방지가 가능하기에 추후 넥스트 팬데믹 상황에서 유연한 대응이 가능할 것으로 사료된다”고 말했다.
송현석 박사 역시 “고민감도 센서 플랫폼과의 융합을 통해 고성능 진단 기술 개발이 가능했고, 향후 신·변종 감염병 확산 대응에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 3월 1일 발행된 나노과학 분야의 세계적인 저널인 어드밴스드 머터리얼즈 최신 호에 게재됐다.
과기정통부 국가전임상지원체계구축사업, 농식품부·과기정통부·농진청 스마트팜다부처패키지 혁신기술개발사업, 환경부 환경기술개발사업, NST 창의형 융합연구사업, 나노종합기술원, 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
