병원감염균 진단용 플라스틱 칩 개발

▲ 한국기계연구원과 하버드대학교 공동연구진이 개발한 병원감염균 진단시스템 흐름도. (사진제공=한국기계연구원)

나노와 바이오 융합기술로 병원감염 진단 손쉽게

병원 감염균을 쉽고 빠르게 진단할 수 있는 칩이 개발됐다.

한국기계연구원(KIMM)은 유영은 나노공정연구실 박사 연구팀과 미국 이학호 하버드 의과대학 매사추세츠종합병원(MGH) 교수 연구팀이 공동으로 ‘병원감염’을 효과적으로 진단하는 기기를 개발했다고 8일 밝혔다.

병원감염은 입원 전에는 특정균에 감염되지 않았던 사람이 퇴원 후에 감염증상을 보이는 현상으로, 병원을 찾았다가 오히려 다른 질병에 감염되는 경우를 말한다.

미국은 해마다 입원 환자 3500만명(병원 6800곳 기준) 중 5∼10%가 이 증상을 보이며 6만명 이상이 목숨을 잃는다.

진단기기를 개발하고자 유 박사 연구팀은 세계적인 수준의 플라스틱 나노마이크로 성형기술과 패키징 기술을, 이 교수 연구팀은 감염 진단을 위한 소자 설계를 담당했다.

공동 연구진이 개발한 진단기기는 기존보다 소형화되고 분석결과도 신속하게 얻을 수 있다.

또 진단기기는 특정 병원감염균의 핵산 염기서열을 인식할 수 있는 DNA 탐침을 이용해 총 감염균의 양과 종류, 항생제 내성 및 독성과 관련된 총체적인 정보를 분석할 수 있다.

이 진단 칩은 플라스틱 신용카드 절반 크기다.

연구진은 유 박사 연구팀은 기존에 보유하고 있던 나노 마이크로 사출성형 기술이 큰 역할을 했다고 설명했다.

연구진은 대량생산에 적합한 플라스틱 사출성형기술을 접목시켜 소자당 생산시간을 1분 이내 단축할 수 있었다.

이와 함께 소형신호측정 장비로 2시간 안에 스마트폰으로 분석 결과를 확인할 수 있다.

지금까지 병원감염 진단을 위한 기술은 상용화되지 못했다.

진단기기를 제작하려면 연구실에서 수작업으로 몇 시간에 걸쳐 기기를 제작해야만 했고 박테리아 배양을 통한 감염균 진단에 최소 3일 이상 걸렸기 때문이다.

그러나 연구진이 개발한 시스템은 진단 소자 제작 시간을 기존 수 십분 이상에서 1분 이내로, 감염균 진단은 2시간 이내로 단축했다.

두 연구팀은 은 2014년 혈중 암세포 진단과 관련된 미국 학회에서 만나 서로 연구 분야에 대해 이야기를 나누던 중 공동연구 아이디어를 얻은 것으로 알려진다.

유영은 실장은 “검진을 위한 소자는 정밀도 및 휴대성을 높이고자 나노마이크로 구조를 적용해 소형화하고 경제성 및 보급성을 위해 양산성을 확보하는 것이 핵심”이라며 “플라스틱 소재를 활용한 나노마이크로 사출성형이 매우 유망한 기술이고 실험실 수준의 검출기술, 바이오소자 기술을 대량생산을 가늠할 수 있는 수준까지 만든 것은 큰 의미가 있다”고 말했다.

이 연구결과는 지난 6일 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’지에 개재됐다. 최소망 기자 somangchoi@