[테크월드=방제일 기자] UNIST기계공학과의 장재성 교수팀은 전기적 힘(전기장)을 이용해 공기 중 바이러스를 농축할 수 있는 장치와 농축된 바이러스의 양을 신속히 측정할 수 있는 ‘종이 센서 키트’로 구성된 바이러스 검출 시스템을 개발했다.
비말뿐 아니라 1미크론(㎛, 1㎛는 100만 분의 1m) 미만의 작은 바이러스 입자도 효과적으로 채집할 수 있고, 바이러스를 훼손시키지 않는 방식이라 측정 정확도가 높다. 또 즉각적으로 반응하는 면역센서를 이용해 채집된 바이러스를 검사하기 때문에 진단 속도도 빠르다.
공기 중 바이러스를 빠르고 정확하게 진단하려면 바이러스가 포함된 채 떠다니는 입자(비말 등)를 잘 잡아내는 채집기와 채집된 바이러스를 빠르게 검출할 수 있는 센서가 필요하다.
하지만 공기 중 바이러스를 채집하는 기존 방식은 ‘진공 청소기’와 유사한 방식이라 채집 가능한 입자 크기에 한계가 있고 채집 과정에서 바이러스가 손상된다. 또 바이러스를 검사하는 중합효소연쇄반응 검사(PCR)의 경우 검사 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
재성 교수팀은 정전기력을 이용해 공기 중 바이러스를 효율적으로 채집하고, 면역 반응(항원-항체 반응)을 통해 이를 빠르게 검사 할 수 있는 시스템을 개발했다. 이 방식은 10㎛이상의 크기부터 1㎛ 미만의 작은 입자도 효과적으로 채집할 수 있다.
또 채집과정에서 입자가 용액에 부딪혔을 때 충격이 적다. 덕분에 살아있는 바이러스를 더 많이 채집할 수 있어 검사의 신뢰성을 높일 수 있다. 채집된 샘플은 가볍고 저렴한 ‘종이 면역 센서’를 이용해 검사한다. 임신 진단 키트 처럼 신속하게 바이러스를 검출 하고, 그 정확도는 유전자 증폭 검사(qPCR) 수준에 이른다.
연구팀은 개발한 시스템을 이용해 A형 독감 바이러스(A H1N1)를 측정하는 실험을 진행했다. 바이러스 채집 효율은 상용화된 시스템보다 높고, 바이러스 핵 단백질의 항원-항체 반응을 이용하는 센서의 정확도도 qPCR수준으로 정확했다. 센서의 최소측정 가능농도 (minimum detectable virus concentration)도 낮아, 독감 유행기에 존재하는 공기 중 미량의 바이러스도 잡아낸다.
장재성 교수는 “이번 연구는 비록 신종인플루엔자 바이러스 (H1N1)에 대해서만 이뤄졌지만, 비슷한 크기와 구조, 똑같이 외피를 가진 코로나바이러스에 대해서도 사용 가능하다”고 설명했다. 그는 이어 “현재 더 많은 공기를 뽑아들 일 수 있는 농축 장치에 관한 연구가 진행 중이라고” 전했다.
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