나노종합기술원 '차세대 암진단 디지털 PCR' 상용화 성공

2021년부터 양산시제품개발사업 추진, 결실
연간 100만 개 양산성능·99% 생산수율 확보

차세대 암진단 디지털 PCR. 과기정통부 제공

나노종합기술원이 조기 암 진단할 수 있는 차세대 암 진단 통합형 디지털 PCR 상용화에 성공했다. 반도체 공정 기반의 핵심 양산화 제조기술을 통해 국내 정밀의료기기의 기술적 난제를 해결한 성과로 평가된다.

나노종합기술원과 (주)레보스케치는 2021년부터 암 진단 디지털 PCR과 마이크로웰 제조기술 개발, 연구 임상을 통한 성능검증 등을 위해 원천기술의 사업화를 추진했다. 이달 초 기술이전을 통해 반도체 임프린팅 공정기술을 응용해 연간 100만 개에 달하는 양산성과 생산수율 99%라는 완성도를 확보하며 제품을 본격 양산할 수 있는 수준에 도달했다.

나노종기원이 보유한 반도체 MEMS(미세전자 기계시스템) 기반의 임프린팅 공정기술을 적용한 마이크로웰 디스크 제조기술은 차세대 정밀의료기기인 디지털 PCR 장비의 핵심부품인 마이크로웰 디스크 내면에 수만 개의 100~200μm 크기의 마이크로웰을 한 번에 대량 생산할 수 있게 해준다. 마이크로웰은 시료 속 유전자를 응집하고 증폭시켜 암 유전 정보에 대한 정밀하고 정량적인 분석을 가능케 한다.

그동안 전 세계 관련 업계는 0과 1의 디지털 개념을 적용한 디지털 PCR을 암 유전자 변이 탐지 의료기기로 활용하기 위해 경쟁 개별을 벌였으나 미세한 웰에 시료를 빠짐없이 안정적으로 응집시키는 기술적 난이도가 높아 상용화의 장벽이 됐다. 이를 극복하기 위해 나노종기원은 임프린팅 공정기술을 적용해 평면이 아닌 곡면 내부에 직접 마이크로패턴을 전사해 시료 용역을 웰에 완벽하게 응집하는 원심력 기반 디지털 PCR 방식을 세계 최초로 구현했다.

개발된 양산 공정은 레보스케치의 디지털 PCR의 형광신호 감도와 성능을 획기적으로 높여 기존 PCR 대비 1000배의 높은 민감도로 암 유전자 분석과 조기 암 진단이 가능하다.

이번 성과는 2021년 나노종기원의 혁신기업 양산시제품개발사업과 2024년 과학기술정보통신부의 국산연구장비 기술력강화사업 지원으로 이뤄졌다. 이강우 과기정통부 원천기술과장은 "이번 기술이전과 디지털 PCR 개발은 공공나노팹 인프라 지원으로 기업과 함께 기술을 개발해 R&D 성과로 사업화를 연결하는 '기술사업화 허브' 역할을 성공적으로 수행했음을 보여준 것"이라고 말했다.

박흥수 나노종기원장은 "기술개발, 시제품 실증, 양산화를 위한 기관과 부처 사업이 유기적으로 연결돼 결실을 본 R&D 지원의 모범적인 성공 사례"라며 "앞으로도 반도체 공정 기반의 응용기술 플랫폼을 통해 기술사업화에 적극 대응하겠다"고 말했다.

이성운 (주)레보스케치 대표는 "지난 5년간 나노종기원의 헌신적인 협력과 상용화 기술개발 역량이 없었다면 핵심부품 양산 기술 확보는 불가능했을 것"이라며 "기술이전으로 마련된 고품질 양산 기반을 통해 하버드 의대와의 공동연구를 추진하고 글로벌 정밀의료 시장에서 K-바이오의 저력을 보여주겠다"고 밝혔다. 임효인 기자