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정확하지만 오래 걸리는 PCR 결과, 5분이면 안다

KIST, PCR, '광열현상' 이용해 검사시간 10분1로 단축

[편집자주]

폴리머(고분자 복합체) 입자 내 광열 효과를 이용한 PCR 온도순환 모식도 (한국과학기술연구원 제공) 2023.01.05 /뉴스1
폴리머(고분자 복합체) 입자 내 광열 효과를 이용한 PCR 온도순환 모식도 (한국과학기술연구원 제공) 2023.01.05 /뉴스1

빛을 받아 열을 내는 소재를 활용해 검사 시간을 10분의 1로 단축한 PCR(유전자 증폭) 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 김상경 안전증강융합연구단 단장·정승원 박사 연구팀은 광열 나노소재를 활용해 기존 PCR 검사 시간을 10분의 1로 단축하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

PCR검사는 기술 특성상 반복적으로 가열과 냉각을 반복해야 해서 검사에 최소 1~2 시간이 소요되고 현장에서 바로 결과를 알 수 없다는 한계가 있었다. 

연구진은 광열 나노 소재를 이용한 가열법으로 이런 한계를 해결했다. 광열 나노소재는 빛을 받아 열을 내는 소재로 빛을 조사하는 즉시 높은 열을 빠르게 내는 특징이 있다. 이처럼 광열 나노소재는 온도를 빠르게 올리는데 매우 효율적이나 안정성이 낮아 성능의 유지가 어렵다는 문제가 있었다. 연구진은 기존 열판 대신 나노광열전환 소재를 이용해 PCR 검사에 걸리는 시간을 5분 이내로 단축했다.

KIST 연구진은 광열 나노소재의 불안정성을 극복하기 위해 광열 나노소재를 물리적으로 붙잡을 수 있는 고분자 복합체를 제작해 PCR 구동장치에 적용했다. 또한 마이크로입자 여러 개를 한 번에 진단하는 다중진단 기술을 구현해 한번의 PCR로 여러 종류의 코로나 변이 바이러스를 구분할 수 있었다.

김상경 단장은 "추가적인 연구를 통해 이번에 개발한 초고속 PCR 기술을 올해 내 소형화하여 장소에 구애받지 않고 활용가능한 장치로 개발할 계획"이라며 "정확한 진단이라는 PCR의 강점을 그대로 유지하면서 편의성, 현장성, 신속성을 높여 1차 동네의원이나 약국, 더 나아가 집에서 활용할 수 있는 정밀 진단기기가 될 것으로 기대한다"라고 밝혔다.

이번 연구는 국가과학기술연구회의 지원을 받아 실용화형 융합연구단 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 나노 소재 분야의 권위지인 미국화학회지 나노(ACS Nano)에 게재됐다. 제 1저자로는 김봉균 학생연구원이 참여했다.
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