ACS Sensors 표지논문 선정 이미지 (한국과학기술연구원 제공) 2020.11.12 /뉴스1

국내 연구진이 공기 중의 특정 바이러스를 현장에서 바로 검출할 수 있는 기술을 개발했다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 이준석 분자인식연구센터 박사팀이 광주과학기술원(GIST)의 김민곤 화학과 교수팀, 건국대학교의 송창선 수의학과 교수팀과의 공동연구를 통해 공기 중의 바이러스를 현장에서 포집하고 동시에 검출할 수 있는 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다. 

현재 공기 중에 퍼져있는 각종 세균, 곰팡이, 바이러스와 같은 생물학적 위해 물질을 검사하기 위해서는 해당 장소의 공기를 모아 실험실에 가져온 후 적게는 수 시간에서 길게는 수일이 소요되는 별도의 분석 공정이 필요하다. 실험실로 옮기지 않고 현장에서 바로 검사할 수 있는 기존 기술은 세균 또는 곰팡이의 농도를 모니터링할 수는 있었으나, 특정 미생물의 유무나 입자 크기가 작은 바이러스를 구별하는 데는 한계가 있었다. 

연구진은 공기 중의 바이러스를 현장에서 일회용 키트를 활용하여 손쉽게 포집하고 동시에 검출할 수 있는 일체형 진단 플랫폼을 개발했다. 연구진이 개발한 일회용 바이러스 포집·진단 키트는 임신 진단 키트와 유사한 형태다. 

(한국과학기술연구원 제공) 2020.11.12 /뉴스1

개발한 진단 플랫폼은 공기 채집기를 통해 부유 바이러스를 유리 섬유로 이루어진 다공성 패드에 수집, 농축하고 모세관 현상을 이용하여 검출 영역으로 이동시킨다. 이동한 바이러스는 특정 바이러스에만 반응하는 항체가 부착된 적외선 발광 나노입자와 결합되어 여러 바이러스가 공존하고 있는 환경에서도 원하는 바이러스를 선택적으로 검출할 수 있다. 여러 항체를 이용해서 동시에 여러 종류의 바이러스를 검출할 수도 있다.

하나의 키트 내에서 10분~30분간의 포집 후 20분의 분석을 통해 현장에서 최대 50분 안에 포집, 분석의 모든 과정을 완료하여 손쉽게 부유 바이러스의 존재를 확인할 수 있다.

공동연구진은 개발한 플랫폼을 검증하기 위해 외부 요인들을 조절할 수 있는 인공 부유 바이러스 조성 시스템을 구축해 실험을 진행했다. 

연구진은 11일 언론과의 온라인 브리핑에서 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 대해서는 이번 기술을 활용하는 데에는 시간이 걸릴 전망이라고 밝혔다. 

코로나19 바이러스에 대해서 이번 기술을 검증하기 위해서는 공기 중에 바이러스를 분사해야 하는 데, 현재 바이러스 배양 등을 실험할 수 있는 시설은 생물안전 3등급 인증을 받아야 한다. 바이러스 배양이 아닌 바이러스 분사는 더 큰 위험을 수반한다. 

다만 이번 연구로 상대적으로 농도가 낮은 '공기 중 바이러스'를 현장에서 간편하게 진단할 길이 열렸다는 점에서 이번 연구는 차후 다양한 바이러스 검출에 활용될 수 있다. 

이준석 박사는 "현장에서 포집하고 바로 분석이 가능한 플랫폼으로 공기 중에 부유 중인 생물학적 위해 인자를 현장 진단하여 실내 공기 오염 모니터링 시스템으로 응용할 수 있다"고 밝혔다. 

이번 연구는 삼성 미래기술육성사업 지원으로 수행됐으며, 이번 연구 결과는 미국 화학회(ACS)의 센서 관련 학술지(ACS Sensors) 표지논문으로 선정돼 출판될 예정이다.