[IR52 장영실상] 바이오니아 '실리카 코팅 자성나노 비드'

핵산 추출량 늘려 PCR 검사 정확도 높여

왼쪽부터 박종광 선임연구원, 김재하 부사장, 진명국 부장.

바이오니아가 개발한 자성나노비드가 2022년 3주 차 IR52 장영실상을 수상했다.

자성비드는 코로나19 유전자증폭(PCR) 검사 등에서 핵산을 추출하는 데 사용된다. 기존 자성비드는 지름이 3~5마이크로미터(㎛)인 산화철 자성체를 코팅해 만드는데, 바이오니아는 비드 지름을 기존 대비 10분의 1 이하로 줄인 자성나노비드를 개발했다. 병원체 감염 여부를 판단하기 위해서는 검체에서 데옥시리보핵산(DNA)·리보핵산(RNA) 같은 핵산을 추출한 뒤 핵산의 특정 부위를 증폭시킨다. 이 때문에 추출된 핵산 품질이 PCR와 분자 진단, 염기서열 분석, 유전자 복제 등 결과에 중요한 영향을 미친다.

이 과정에서 핵산 추출에 사용되는 게 자성비드다. 핵산이 이온결합 원리를 통해 공 모양의 자성비드에 달라붙기 때문이다. 자성비드는 자력으로 핵산을 세포 용해물과 분리해 짧은 시간에 핵산을 추출하는 기능을 한다. 자성비드는 산화철 자성체를 실리카로 코팅해 만든다. 만약 핵산이 달라붙는 비드의 지름을 10분의 1 이하로 줄이면 같은 부피의 비드가 갖는 표면적이 대폭 늘어나 많은 핵산을 추출할 수 있다.

바이오니아는 2014년부터 기존 자성비드 지름을 획기적으로 줄이는 자성나노비드 개발에 나섰다. 자성체 표면에 균일하게 코팅할 수 있는 방법을 찾기 위해 수천 번의 실험을 진행했다. 연구팀은 결국 적정 코팅 두께가 3나노미터(㎚)라는 사실을 찾아냈다. 이 두께로 실리카를 균질하게 코팅하는 방법도 숱한 시행착오 끝에 찾아낼 수 있었다. 바이오니아는 2017년부터 자성나노비드를 대량생산해 판매에 나섰다.

김재하 바이오니아 부사장은 "다른 나라에서도 자성나노비드를 개발한 적은 있으나 상용화 단계에 이르러 양산까지 하는 곳은 바이오니아가 유일하다"고 말했다.

미국 서모피셔에 따르면 전 세계 자성비드를 대상으로 실시한 성능 평가에서도 바이오니아가 가장 우수한 성능을 보였다. 경쟁사 제품보다 가격이 약 17% 낮은 것도 강점이다.

우수한 성능은 실적 증가로 이어졌다. 2020년 매출액은 575억원으로 2019년 14억원 대비 41배 뛰었고, 수출액은 7억원에서 542억원으로 늘었다.

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[정희영 기자]

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