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[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 국가과학기술연구회(NST)가 주관하는 CEVI(신종 바이러스) 융합연구단에서 융합연구를 수행하고 있는 파견연구팀이 실시간으로 코로나19 바이러스를 검출하는 바이오센서(COVID-19 FET sensor)를 개발했다고 24일 밝혔다.
코로나 바이러스 감염증 2019(COVID-19)는 중증 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스 2(SARS-CoV-2)에 의해 새롭게 등장한 호흡기 감염성 질환이다.
세계보건기구(WHO)는 인간 감염률이 급격히 증가함에 따라 COVID-19 발생을 전염병으로 분류했고 이 COVID-19에 대한 특정 약물 또는 백신은 아직 이용 가능하지 않기 때문에 조기 진단 및 관리가 발병을 억제하는 데 중요하다.
이로 인해 의료 현장에서 실시간으로 코로나19 바이러스 감염여부를 확인 할 수 있는 바이오 센서 기술이 필요한 실정이다.
신종 바이러스(CEVI) 융합연구단에서 연구하고 있는 한국기초과학지원연구원의 서기완, 박창균, 김승일 박사 등 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 그래핀(Graphene) 기반 전계효과트랜지스터(FET, Field-Effect Transistor) 바이오센서를 제작해 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)를 검출하는데 성공했다.
이번에 개발된 바이오센서는 바이러스에 대한 항원-항체 반응을 이용한 것으로써 센서의 그래핀 위에 코로나 19 바이러스에 특이적으로 결합하는 항체가 고정되어 있다.
이로 인해 배양된 바이러스나 코로나19 환자로부터 채취한 검체가 주입되면 바이러스가 항체에 결합한다.
이후 이 결합 반응을 인식한 센서는 즉각적으로 전기적 신호변화를 일으켜 바이러스의 유무를 알린다.
이 연구과정에서 센서의 소재로서 우수한 전기적 특성을 지닌 그래핀을 사용하고 전계효과트랜지스터(FET) 구동원리가 적용되어 매우 낮은 바이러스 농도에도 전기적 신호변화를 일으킬 수 있는 고감도의 민감성을 확보했다.
이 연구결과에 의하면 코로나19의 감염여부 판별을 위해 사용하는 유전자증폭검사(RT-PCR)는 3시간 이상이 소요되지만 개발된 바이오센서를 활용하면 즉각적인 감염여부 판별이 가능할 것으로 분석됐다.
특히 환자의 검체(가래, 타액 등)에 대한 별도의 전처리 과정 없이 바이오센서에 그대로 주입하는 것으로 감염여부를 즉시 확인할 수 있다는 연구성과를 도출했다.
KBSI 관계자는 “기존에 연구되던 화학적 원리의 항원-항체 검사방법의 한계로써 비교적 고농도의 바이러스가 필요했던 것에 비해 이번에 개발된 바이오센서는 낮은 농도의 바이러스에도 고감도로 반응한다”고 설명했다.
그러나 반복실험과 정확도에 관해서는 “일단 유의미한 데이터로서 확증할 수 있는 수준의 실험과 검증을 위해 필요한 반복실험을 충분히 수행한 연구성과”이라며 “바이오센서 자체를 기계가 표준화해서 제작하는게 아니라 현재는 연구자가 실험실에서 직접 제작하는 상황이라 완성도에 편차가 있는 만큼 정확도를 논하기는 어려운 단계”라고 답변했다.
이어 “바이오센서를 활용해 바이러스를 검출해낼 수 있다는 사실을 밝혀낸 것에 연구성과의 의의가 있다”고 덧붙였다.
한국화학연구원, 안전성평가연구소, 전북대학교병원 등이 참여한 연구결과는 세계적인 나노분야 학술지인 ‘ACS Nano’에 4월 15일 게재됐다.
