국내 연구진이 기존보다 1,000배 이상 고감도의 조류인플루엔자(AI) 바이러스 검출 반도체 바이오센서를 개발했다.
고위험군 AI 바이러스를 현장에서 바로 진단할 수 있어 AI의 신속한 현장 진단 및 방역체계 구축에 기여할 것으로 기대된다.
최근 AI 바이러스는 고전염성 호흡기 질병의 주요 원인으로, 국내에서도 매년 주기적으로 발생해 경제적 손실은 물론 국민 건강에 큰 위협이 되고 있다.
최근에는 2개 이상의 바이러스 유형이 동시에 발생하는 등 대규모 피해 사례가 증가하고 있어 조기 진단과 방역체계 구축이 시급하다.
한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 이관희 박사팀은 건국대학교 수의학과 송창선 교수팀과 공동 연구를 통해 이동식 측정이 가능한 전기 신호 기반의 반도체 바이오센서를 제작하고, 현장에서 안정적으로 AI 바이러스를 검출할 수 있는 진단 플랫폼을 개발했다고 20일 밝혔다.
기존 현장 진단 키트로 사용하고 있는 금 나노입자 기반의 래피트 키트*는 육안으로 신호를 확인해 사용이 편리하지만, 감도가 낮고 검사용 대상에서 바이러스를 구별하기 어렵다는 단점이 있었다. (*래피트 키트 : 임신 진단기와 같이 현장에서 시료를 적용하면, 두 줄의 선이 나타나는지 확인하여 진단하는 현장 진단 키트.)
또 감도가 낮아 농가나 계류장과 같은 야외에서 AI 바이러스를 조기 검진하는 데 한계가 있었다.
이관희 박사팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 검출 신호를 뚜렷하게 구별하고 인지할 수 있는 전기 신호 방식의 박막 반도체 바이오센서를 제조하고, 현장에서도 측정이 가능하도록 이동식 패키징에도 성공했다.
이 박사팀은 건국대학교 수의과대학 BSL(Bio Safety Level)-3* 시설로 측정한 결과, 기존 검출 키트에 비해 고위험군 AI 바이러스를 1,000배 이상 고감도로 검출할 수 있다는 사실을 확인했으며, 뉴캐슬 바이러스처럼 AI의 오진을 일으키는 유사 바이러스와도 구별이 가능하다는 것도 입증했다고 설명했다. (*BSL-3 : 고위험군 바이러스의 경우 음압시설을 갖춘 BSL-3 등급의 실험실에서 실험을 진행해야 함.)
기존의 전기신호 센서는 이동식 패키징이 되지 않아 저위험군 바이러스 검출에만 한정되어 있었다.
이관희 박사는 "이동식 전기신호 바이오센서 기술을 이용하여 신속성과 정확성, 경제성, 사용 편의성을 갖춘 보급형 이동식 센서를 상용화한다면 AI의 신속한 현장 진단 및 방역체계 구축에 기여할 것으로 기대한다."라고 밝혔다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 바이오의료기기개발사업과 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업으로 수행됐다.
연구 결과는 나노분야 권위지인 'ACS Nano'(IF: 13.709, JCR 분야 상위 4.035%) 최신호에 게재됐다.