공기 매개 화학물질 검출 위한 직관적인 색상 코딩 센서 개발

[테크월드=방제일 기자] 한국 광주과학기술원언 연구원들이 유전 공학 바이러스를 이용해 직관적인 색 변화를 통해 특정 유해물질의 존재를 보여주는 고효율 비색 검출 센서를 제작하고 있다고 밝혔다 

이 센서의 설계는 위험한 산업용 화학 물질과 공기 매개 환경 오염 물질을 쉽게 검출할 가능성을 높여준다. 비색 검출 센서는 색상 변화와 직관적인 인터페이스를 통해 습도, 산도, 특정 화학물질의 농도 등의 정보를 밝힐 수 있는 사용이 간편한 장치다.

현재 진행 중인 COVID-19 감염병을 통해 전 세계가 유해 물질이나 공기 매개 환경 오염 물질 등 보이지 않는 위험을 빠르고 정확하게 식별할 수 있는 기술이 절실함을 알게 됐다. 비색 검출 센서(색 변화를 통해 환경에 대한 정보를 직관적으로 드러내는 장치)는 이 점에서  매력적인 기술이다. 

하지만 더 많은 사람들이 이 센서로부터 이득을 얻기 위해서는 대규모로 생산이 가능해야 한다. 그러나 현재 사용 가능한 비색 검출 센서는 복잡한 제작 절차와 복잡한 구조가 요구된다는 점에서 한계가 있다. 또한 느린 반응 시간과 불포화 색상에 관한 다른 문제점도 존재한다.

현재 Advanced Science에 발표된 새로운 연구에서 한국 광주과학기술원의 연구원들은 M13 박테리오파지라고 불리는 얇은 층의 바이러스로 구성된 새로운 형태의 비색 검출 센서를 개발함으로써 이런 한계를 극복하려고 시도했다. 연구원들이 이런 유형의 바이러스를 사용한 것은 유해 화합물의 존재와 같은 주변 환경의 변화에 대응해 그 구조를 변경하고 그에 따른 광학적 특성을 바꿀 수 있기 때문이었다. 

이 연구를 주도한 송영민 교수는 "이번 연구에서는 체적 팽창 특성을 지닌 나노미터 크기의 필라멘트 바이러스인 M13 박테리오파지를 검출층으로 도입했다”고 설명했다.

연구원들은 습도 변화와 같은 환경변수를 비롯해 휘발성 유기 화학물질과 내분비계 교란 화학물질과 같은 화합물을 이용해 새로운 센서를 테스트했다. 두 경우 모두 센서의 뚜렷한 색상 변화를 통해 이런 자극의 변화를 성공적으로 관찰할 수 있었으며, 이는 실제 적용 가능성을 보여준다.

효과가 우수하며 대량 생산이 가능한 이런 새로운 설계의 비색 검출 센서는 유해 산업 화학물질을 검출하거나 대기질을 평가하는 것과 같은 다양한 분야에서 널리 사용될 가능성을 지니고 있다.  무엇보다 이 센서는 임상 환경에서 귀중한 도구가 될 수 있다. 

송 교수는 “향후 유전 공학이 발전하면 센서의 감도를 개선하고 의료 산업에 적용할 수 있는 가능성이 확대될 것이며, 이 때 특정 바이러스와 병원균을 탐지하기 위한 진단 키트로 사용할 수 있다”라고 말했다.