장난감 '피젯 스피너'를 닮은 신속하면서도 정확한 감염성 질환 진단 기구가 나왔다.

19일 기초과학연구원(IBS)은 첨단연성물질 연구단 조윤경 그룹리더 연구팀이 최대 일주일 가량 걸리던 세균성 감염 질환 진단 시간을 1시간 이내로 단축할 수 있는 진단 기구를 개발했다고 밝혔다.

가격도 개당 600원 정도로 저렴해 의료 인프라가 부족한 오지에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

복통부터 뇌졸중까지 다양한 증상으로 나타나는 세균성 감염 질환을 진단하려면 세포 배양 등의 과정이 필요해 하루에서 최대 일주일까지 걸린다.

▲ 감염성 질환 진단용 스피너를 활용한 항생제 내성 실험.

연구팀은 '칩 위의 실험실'(lab on a chip)이라 불리는 미세유체 칩을 이용해 검사 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 감염성 질환 진단 기구를 개발했다.

미세유체 칩은 ㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 크기 지름의 미세한 관 안에서 액체 흐름을 조종해 각종 시료를 처리할 수 있는 칩이다.

미세유체 칩 내 시료를 이동시키려면 전기 공급과 복잡한 회전 장치 등이 필요해 의료 환경이 열악한 오지에서는 사용하기 어려웠다.

연구팀은 적은 힘으로도 오랫동안 회전할 수 있는 피젯 스피너(여러 갈래의 플라스틱판으로 된 장난감)의 원리에 착안해 손으로 돌리는 미세유체 칩을 생각해 냈다.

전기 없이도 원심력을 이용해 병원균을 높은 농도로 농축, 시약을 사용해 세균을 검출하는 원리이다.

피젯 스피너처럼 생긴 미세유체 칩에 시료를 넣고 돌리면 병원균이 100배 가량 농축돼 맨눈으로도 확인할 수 있을 정도가 된다.

칩에 다시 항생제를 섞은 시료를 넣은 뒤 회전시키면 세균을 죽일 적절한 항생제를 썼는지 등 내성 여부도 확인할 수 있다.

세균 농축에 5분, 반응이 나타나는 데 45분으로 1시간 이내에 검사가 가능하며, 정확도도 높다고 연구팀은 설명했다.

실제 연구팀이 칩을 이용해 인도 타루치라팔리 시립 병원에서 39명을 대상으로 세균성 질환 검사를 한 결과 1시간 안에 결과가 나왔으며, 배양 검사에서 찾아내지 못한 세균까지 검출하는 데 성공했다.

수 천만원 상당의 회전 장치가 필요 없어 의료 환경이 열악한 개발도상국 등에서 감염성 질환을 검사하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

기술이 기업에 이전될 경우 수개월 이내에 상용화할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다.

조윤경 그룹리더는 "감염 질환 진단에 드는 시간과 비용 문제 때문에 작은 규모의 의원급 의료기관에서는 증상만으로 항생제를 처방하는데, 맞지 않는 항생제를 사용해 발생하는 항생제 오남용을 줄이는 데도 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'(Nature Biomedical Engineering) 이날 자에 실렸다.

과학팀  press@jeonpa.co.kr

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