바이러스를 고민감·정확도로 정확하고 빠르게 검출할 수 있도록 하는 기술이 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정기훈 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 '나노 플라스모닉 구조(크기가 빛 파장보다 작은 금속 나노구조)'를 활용, 빠른 열 순환 및 실시간 정량 분석이 가능한 초고속 실시간 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
연구팀이 개발한 실시간 나노 플라스모닉 PCR는 광 흡수율이 높은 나노 플라스모닉 기판에 진공 설계 미세 유체 칩을 결합했다. 적은 검체도 신속하게 증폭하고, 정량 분석해 바이러스를 단시간 내 정확하게 검출할 수 있다.
나노 플라스모닉 기판은 유리 나노기둥 위에 금 나노섬을 구현한 구조다. 가시광선 전 영역에서 광 흡수율이 높다. 백색 발광다이오드(LED) 빛을 열 에너지로 치환, 빠르게 열을 발생시키고 내보낼 수 있다.
샘플 한 방울을 칩에 넣으면 액체를 마이크로 챔버로 잡아당겨 자동으로 3분 내 주입된다. PCR 과정 동안 발생하는 미세 기포는 공기 투과성 벽을 통해 제거돼 PCR 효율을 높인다.
연구팀은 코로나19 대응 테스트를 위해 'SARS-CoV-2' 플라스미드 DNA를 사용, 해당 기술을 검증했다. 40싸이클(95~60도) 5분 내 수행으로 타깃 바이러스를 91% 증폭 효율로 정량 검출했다. 이는 기존 실시간 PCR 시스템의 약 1시간 소요 시간 대비 매우 빠른 수준이다. 증폭 효율도 높아 신속한 현장 진단에 적용되기 적합할 것으로 보인다.
정기훈 교수는 “실질적으로 현장에서 사용 가능한 초고속 분자진단법을 개발했다”며 “이 실시간 나노 플라스모닉 PCR 기술은 현장에서 분자진단을 위한 차세대 유전자 증폭 플랫폼을 제공할 것이며 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것으로 예상한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 KAIST 바이오 및 뇌공학과의 강병훈 박사과정이 주도했다. 연구 결과는 국제 학술지 'ACS 나노'에 지난 5월 19일자로 게재됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
