손으로 들고 다니고, 10분 내 바이러스 진단하는 장치 개발

KAIST, 초고속 초소형 핵산 분석 시스템 제작

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전염병 바이러스를 10분 안에 현장에서 진단할 수 있는 PCR(유전자증폭) 기술을 개발했다. 나노기술을 접목해 손에 지니고 다닐 정도의 크기로 만들었다는 특징이 있다.

한국과학기술원(KAIST)은 정기훈 바이오뇌공학과 교수 연구팀이 나노종합기술원, 오상헬스케어와 함께 코로나19 바이러스 검출 95% 정확도를 가진 현장 진단에 적합한 초고속 초소형 플라즈모닉 핵산 분석 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다.

정기훈 KAIST 바이오뇌공학과 교수.(사진=KAIST)

연구팀이 개발한 시스템은 광열 나노소재 기반 초고속 플라즈모닉 열 순환기, 미세 유체 랩온어칩 기반 금속 박막 카트리지, 초박형 마이크로렌즈 어레이 형광 현미경 등 최첨단 마이크로 나노기술을 접목했다.

실험결과, 코로나19 RNA 바이러스를 10분 이내에 성공적으로 검출했다. 시제품의 성능평가를 위해 임상적 성능시험을 한 결과, 임상 현장에서 정상 시료로부터 코로나19 환자의 시료를 95% 이상의 높은 정확도로 구분했다.

연구팀은 ‘플라즈모닉 열 순환기’를 나노·마이크로공정기술을 통해 유리 나노 기둥 위 금나노섬 구조와 백금박막 저항 온도센서를 결합해 대면적으로 제작했다. 또 사출 성형된 플라스틱 미세 유체 칩과 알루미늄 박막을 합쳐 ‘금속박막 카트리지’를 개발했다.

이 밖에 연구팀은 미세 유체칩 내 실시간 정량화를 위해 마이크로공정기술을 활용해 곤충 눈을 모사한 ‘마이크로렌즈 어레이 형광 현미경’을 개발했다. 이 기술은 초점거리 한계를 극복해 10밀리미터(mm)의 초근접 거리에서 미세 유체 채널의 형광 이미지를 촬영할 수 있다.

정기훈 교수는 “플라즈모닉 핵산분석 시스템이 속도, 가격, 크기 측면에서 현장 진단에 적합하다”며 “다중이용시설이나 지역 병원 등 방역 현장에서 바이러스 검출 목적으로 활용할 수 있다”고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 게재됐다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)