코로나19 감염, 실시간 진단 센서 개발

■ 코로나19 감염, 실시간 진단 센서 개발

 

● 그래핀 기반 초고감도 바이오센서 개발, 바이러스 즉시 검출

 

국내 연구진이 의료 현장에서 실시간으로 코로나19 바이러스 감염증의 감염 여부를 확인 할 수 있는 바이오 센서를 개발했다고 2020년 04월 22일 밝혔다. 이는 환자의 가래, 타액 등 검체에 대한 별도의 전처리 과정 없이 바이오 센서에 그대로 주입하는 형태로 감염 여부를 즉시 확인할 수 있다는 이점이 있다. 한국 기초과학 지원연구원(KBSI) 서기완, 박창균, 김승일 박사는 그래핀 기반 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor·FET) 바이오 센서를 제작, 코로나19 바이러스 (SARS-CoV-2)를 검출하는데 성공했다고 2020년 04월 22일 밝혔다.

 

해당 바이오 센서는 바이러스에 대한 항원 항체 반응을 이용한 것이다. 센서의 그래핀 위에 코로나 19 바이러스에 특이적으로 결합하는 항체가 고정돼 있어, 배양된 바이러스나 코로나19 환자로부터 채취한 검체가 주입되면, 바이러스가 항체에 결합한다. 이 결합 반응을 인식한 센서는 즉각적으로 전기적 신호 변화를 일으켜 바이러스의 유무를 알린다.

 

연구진에 따르면, 센서 소재로 전기적 특성이 우수한 그래핀을 사용하고, 전계 효과 트랜지스터(FET) 구동원리가 적용되어 매우 낮은 바이러스 농도에도 전기적 신호 변화를 일으킬 수 있는 고감도의 민감성을 확보했다. 전계 효과 트랜지스터는 반도체 평면에 수직한 전기장을 걸어 전류의 흐름을 조절하는 방식으로 다양한 효과를 일으키는 전자 소자를 말한다.

 

또한, 환자의 검체에 대한 별도 전처리 과정 없이도 바로 바이러스를 검출할 수 있어 의심 환자의 감염 여부를 즉시 판별할 수 있다. 아울러 낮은 농도의 바이러스에도 고감도로 반응해 정확도가 높다는 평가이다. 현재, 코로나19 감염 여부 판별하기 위해 사용하는 유전자 증폭 검사(RT-PCR)는 3시간 이상이 소요되지만, 이 바이오 센서를 활용하면, 즉각적인 감염 여부 판별이 가능하다.

 

이번 연구를 수행한 세 명의 연구자들은 현재 신종 바이러스 융합 연구단에서 신종 바이러스 진단 기술 개발 연구에 참여하고 있으며, 한국화학연구원, 안전성 평가연구소, 전북대학교 병원과의 공동 연구를 통해 이번 연구 결과를 도출했다.

 

김승일 박사는 “이번 연구 결과는 현재로서는 실험실 수준의 연구 성과로서 상용화에 이르기 위해서는 향후 후속 연구가 더 필요하다”고 말했다. 후속 연구를 통해 현장에서 사용가능한 휴대용 검출 센서가 개발되면 의심 환자의 코로나19 감염 여부를 보다 빠르게 진단할 수 있고, 더 나아가 대면적의 검출 센서 제작을 통한 대규모 집단 감염에서의 감염자 판별에도 활용할 수 있을 것이란 설명이다.