한국기계연구원-하버드대 연구진, 병원감염균 진단용 플라스틱칩 개발

한국기계연구원과 하버드대학이 공동 개발한 병원감염균 진단용 플라스틱칩 진단시스템 흐름도.
한국기계연구원과 하버드대학이 공동 개발한 병원감염균 진단용 플라스틱칩 진단시스템 흐름도.

한미 연구진이 공동으로 병원 감염을 효과적으로 진단하는 플라스틱 칩을 개발했다.

한국기계연구원은 유영은 나노공정연구실 책임연구원이 미국 하버드 의과대학 매사추세츠종합병원(MGH)에 근무하는 이학호 교수와 공동으로 `병원감염` 진단 칩을 개발했다고 8일 밝혔다.

연구결과는 `사이언스 어드밴스(Science Advances)`지(5월 6일자)에 게재됐다.

이 연구에서 기계연은 플라스틱 나노마이크로 성형기술과 패키징 기술을, 하버드 대학 연구팀은 감염 진단을 위한 소자 설계를 맡았다.

공동 연구팀은 진단 소자 제작 시간을 기존 수 십분 이상에서 1분 이내로 단축하는데 성공했다. 또 결과 분석에 소요되는 시간도 3~5일에서 2시간으로 크게 단축했다.

병원감염은 입원 전에는 감염되지 않았던 사람이 퇴원 후에 감염증상을 나타내는 등 병원을 찾았다가 오히려 다른 질병에 감염되는 경우를 말한다. 미국 6800여개 병원에 연간 입원한 환자 3500만명 가운데 5~10%가 병원감염 증상을 보이고 이 중 6만명 이상이 목숨을 잃는다.

연구팀이 개발한 검출시스템은 기존보다 소형화되고 분석결과도 신속하게 얻을 수 있다. 특정 병원감염균 핵산 염기서열을 인식할 수 있는 DNA 탐침을 이용해 총 감염균 양과 종류, 항생제 내성 및 독성과 관련된 총체적 정보를 분석할 수 있다.

플라스틱 신용카드 절반 크기의 진단 칩은 기계연구원이 보유하고 있던 나노 마이크로 사출성형 기술을 이용해 개발했다. 대량생산에 적합한 플라스틱 사출성형기술을 접목해 소자당 생산시간을 1분 이내로 획기적으로 단축시켰다. 또 소형신호측정 장비를 이용하면 2시간 안에 스마트폰으로 분석 결과를 확인할 수 있다.

지금까지는 병원감염 진단을 위한 기술이 제대로 상용화되지 않았다. 박테리아 배양을 통한 감염균 진단에는 최소 3~5일이 걸린다. 그나마 전문가가 아니면 진단하기 어렵다는 한계가 있었다.

한국기계연구원-하버드대 연구진, 병원감염균 진단용 플라스틱칩 개발

이번 연구는 미래창조과학부 신기술융합형성장동력사업 지원을 받아 확보한 기술이 활용됐다. 향후 이 기술을 기반으로 기술이전과 연구소 기업 설립, 연구지속을 위한 신규 융합과제 등을 추진하고 있다. 두 연구팀은 지난 2014년 혈중 암세포 진단과 관련된 미국 학회에서 만나 연구 분야에 대해 이야기를 나누던 중 공동연구 아이디어를 얻게 됐다.

유영은 책임연구원은 “검진을 위한 소자는 정밀도 및 휴대성을 높이기 위해 나노마이크로 구조를 적용해 소형화하고 경제성 및 보급성을 위해 양산성을 확보하는 것이 핵심”이라며 “플라스틱 소재를 활용한 나노마이크로 사출성형은 매우 유망한 기술”이라고 평가했다.

유 책임은 또 “실험실 수준의 검출기술, 바이오소자 기술을 대량생산을 가늠할 수 있는 수준까지 만들었다는 데 의미가 있다”고 말했다.

박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com