공기 중 코로나19 바이러스 잡나···검출 플랫폼 개발

[이데일리 강민구 기자] 코로나19 바이러스와 같이 공기 중 특정 바이러스를 현장에서 바로 검출할 수 있는 기술이 나왔다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이준석 분자인식연구센터 박사팀이 김민곤 광주과학기술원(GIST) 화학과 교수팀, 송창선 건국대 수의학과 교수팀과 공기 중 바이러스를 현장에서 포집하고 동시에 검출할 수 있는 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다.

공기 중 바이러스를 포집하고 탐지하는 일체형 분석 플랫폼 개략도.(자료=한국과학기술연구원

공기 중에 퍼져있는 각종 세균, 곰팡이, 바이러스와 같은 생물학적 위해 물질을 검사하려면 검사할 장소의 공기를 포집하고 포집한 공기를 실험실에 가져와야 한다. 별도의 분석 공정이 필요하며, 실험실에서 적게는 수 시간에서 길게는 수일이 소요된다. 현장에서 세균이나 곰팡이 농도는 확인 가능하다. 하지만 특정 미생물 유무나 입자 크기가 작은 바이러스 구별에는 한계가 있었다.

연구팀은 공기 중 바이러스를 현장에서 일회용 키트를 활용해 쉽게 포집하고 동시에 검출할 수 있는 일체형 진단 플랫폼을 개발했다. 연구팀이 개발한 키트는 임신 진단 키트와 유사한 형태로 별도로 씻거나 분리할 필요가 없다. 하나의 키트에서 10분~30분간의 포집 후 20분 동안 분석하면 현장에서 최대 50분 안에 포집하고, 분석 전 과정을 완료해 부유 바이러스의 존재를 확인할 수 있다.

개발한 플랫폼은 공기 채집기를 통해 부유 바이러스를 유리 섬유로 이뤄진 필터인 다공성 패드에 수집, 농축하고 모세관 현상을 통해 검출 영역으로 이동시킨다. 이동한 바이러스는 특정 바이러스에만 반응하는 항체가 부착된 적외선 발광 나노입자와 결합해 여러 바이러스가 공존한 환경에서도 원하는 바이러스만 선택적으로 검출할 수 있다. 이러한 진단 키트를 동시에 4개 이상 삽입할 수 있는 형태로 제작해 동시에 여러 종류의 바이러스를 검출할 수도 있다.

부유 바이러스는 실내 공간의 크기, 공조 시스템의 유무, 온도·습도 등 외부 요인에 영향을 받는다. 연구팀은 개발한 플랫폼을 검증하기 위해 외부 요인들을 조절할 수 있는 인공 부유 바이러스 조성 시스템을 구축해 일정 조건에서 실험을 진행했다.

넓은 공간에 퍼진 인플루엔자 바이러스를 포집해 다공성 패드 내에서 약 100만 배 이상의 농도로 농축했다. 패드 표면에 부착된 바이러스들을 표면 전처리, 분석용액 최적화를 통해 약 82% 수준의 효율로 회수해 검출 영역으로 이동시켜 분석했다.

이준석 박사는 “현장에서 포집하고 바로 분석 가능한 플랫폼으로 코로나19 바이러스와 같은 공기 중에 부유 중인 생물학적 위해 인자를 현장 진단해 실내 공기 오염 모니터링 시스템으로 응용할 수 있다”고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS Sensors’ 최신호에 게재됐다.