'좀비마약' 펜타닐, 소량도 감지하는 센서 등장

미국 피츠버그대

펜타닐을 기존 대비 민감하게 감지할 수 있는 휴대 가능한 센서가 등장했다. Bacsica/게티이미지뱅크 제공.

쌀알 2개 정도의 분량만으로도 사망에 이르는 최악의 마약으로 불리는 ‘펜타닐’ 감지를 기존 기술에 비해 6배 늘린 센서가 개발됐다.  

알렉산더 스타 미국 피츠버그대 화학과 교수 연구팀은 기존 전기화학적인 센서보다 민감도가 6배 증가한 펜타닐 센서를 개발했다고 국제학술지 ‘스몰’에 2일 발표했다. 

합성 오피오이드로 마약성 진통제를 설계한 펜타닐은 ‘좀비 마약’으로도 불린다. 펜타닐을 복용한 미국의 한 남성이 노숙자의 얼굴을 뜯으면서 복용 시 좀비처럼 행동하게 된다고 해서 이 같은 별칭이 생겼다. 

펜타닐은 미국 내 마약 중독자와 사망자를 크게 늘리는 심각한 사회적 문제다. 미국 시민단체 ‘펜타닐 반대 가족’ 보고서에 따르면 2015~2021년 펜타닐 과다복용 사망자는 20만9491명이다. 또 워싱턴포스트의 보도에 따르면 18~49세 미국인 사망 원인 1위도 펜타닐 중독이다. 

국내에서는 미국처럼 불법 복용을 하기보다 의료기관에서 처방 시 사용되는 경향이 있다. 남용 처방이 문제가 되고 있어 한국도 펜타닐 중독에 대한 대비가 필요한 상황이다. 

연구팀은 탄소나노튜브, 금나노입자, 펜타닐 항체를 이용해 펜타닐을 다른 오피오이드와 구별할 수 있는 센서를 개발했다. 

연구팀은 2020년 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 센서를 개발했다. 이번 펜타닐 센서는 코로나19 센서의 변형 버전이다. 센서는 펜타닐 분자를 식별할 수 있는 기계학습을 시행했다. 

센서의 중심에는 탄소나노튜브가 부착된 칩이 있다. 탄소나노튜브는 지름이 나노미터 크기인 탄소 동소체를 의미한다. 사람 머리카락보다 10만배 얇으면서도 전기가 잘 통하는 성질이 있다. 연구팀은 탄소나노튜브에 43나노미터(nm, 10억분의 1미터) 높이의 금나노입자도 부착했다. 

연구팀이 펜타닐 분자를 센서에 적용하자 펜타닐은 펜타닐 항체와 결합된 금나노입자와 반응해 탄소나노튜브로 전류가 흐르도록 만들었다. 전류의 변화를 통해 펜타닐과 다른 오피오이드를 구별할 수 있으며 실험 결과 91%의 식별 성공률을 보였다. 다른 약물이 펜타닐로 오염됐는지 확인할 때 유용하게 쓰일 수 있다. 

연구팀은 지난 5년간 보고된 그 어떤 전기화학적 펜타닐 센서보다 연구팀이 개발한 센서가 민감도가 높다고 밝혔다. 리터당 10~15몰(mol, 물질량 단위)의 펜타닐을 감지했는데 이는 기존 대비 6배 민감도가 향상된 수준이다. 

민감도 외에도 연구팀의 펜타닐 센서는 휴대하기 편하다는 장점이 있다. 연구팀은 “이번 센서는 손에 들고 다닐 수 있을 정도로 작고 실용적이며 저렴하다”고 말했다. 의심되는 약물이나 음료 등이 있을 때 센서를 곧바로 적용할 수 있다는 설명이다. 연구팀은 이번 기술을 활용해 펜타닐 외에 다양한 종류의 약물을 감지할 수 있는 센서들도 만들 수 있을 것이라는 기대를 밝혔다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]