6시간 걸리던 식중독균, 1분이면 확인… 포스텍서 기술 개발

  • 전국
  • 부산/영남

6시간 걸리던 식중독균, 1분이면 확인… 포스텍서 기술 개발

빛으로 감지하는 초고속 바이오센서

  • 승인 2026-04-16 17:18
  • 김규동 기자김규동 기자
사진
아미노산(글루탐산, 아스파트산) 및 박테리아 유입에 따라 광학 신호를 생성하는 액정 기반 시스템 모식도. (그림=포스텍 제공)
6시간 이상 걸리던 식중독균 검사를 단 1분 만에 끝낼 수 있는 초고속 바이오센서 기술이 개발됐다. 식중독 피해를 최소화할 수 있을 것으로 전망된다.

포스텍 화학공학과 김영기 교수·통합과정 최예나씨, 서울대 화학과 손창윤 교수·통합과정 이상민 씨, 국립군산대 이차전지에너지학부 이민재 교수 공동연구팀이 '아미노산'과 '액정'의 상호작용을 이용한 고감도 광학 인식 시스템을 개발했다.

연구는 국제 학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 게재됐다.

연구의 핵심은 '계면'이다. 계면은 두 물질이 맞닿는 경계로, 세포막 반응이나 면역 작용처럼 중요한 생명 현상이 일어나는 곳이다. 하지만 이 계면에서는 다양한 분자가 동시에 얽히고설키기 때문에 그 복잡한 움직임을 정확히 읽어내기 어려웠다.

연구팀이 주목한 소재는 '액정'이다. TV나 스마트폰 화면에 사용된다고 널리 알려져 있는데 외부 작은 변화에도 분자 배열이 민감하게 바뀌고 그 변화를 빛의 밝기나 색으로 나타내 바이오센서 분야에서도 떠오르는 소재다. 분자의 신호를 빛으로 바꿔주는 일종의 '통역자'인 셈이다.

연구에서 연구팀은 구조가 비슷한 두 아미노산, '글루탐산'과 '아스파트산'이 액정과 서로 다른 방식으로 반응한다는 사실을 발견했다.

두 아미노산은 액정 표면에 붙었다가 떨어지는 '흡착-탈착' 과정을 반복하며 액정 배열을 변화시키고 그 결과 밝아졌다가 어두워지는 광학 신호를 만들어 냈다.

이 과정은 pH(용액의 산성도)에 따라 달라졌다. 아미노산 전하 상태가 바뀌면서 액정과의 결합 방식도 달라지기 때문이다.

음전하 상태에서는 계면에 안정적으로 붙어 지속적인 신호를 만들었고 중성일 상태에서는 일시적인 신호만 나타났다. 양전하 상태에서는 두 아미노산 간 신호 강도 차이가 뚜렷했다.

여기에 살모넬라, 포도상구균, 대장균 등 박테리아 부산물이 더해지자 변화가 더욱 뚜렷해진다.

아미노산과 이들 물질이 결합해 형성한 복합체는 액정 표면에 더 강하게 붙었다. 아미노산이 액정 표면에 훨씬 강하게, 안정적으로 달라붙어 광학 신호가 증폭되며 세균의 존재를 눈으로 쉽게 구별할 수 있게 된 것이다.

이 시스템은 극미량(100cfu/ml)의 살모넬라균도 1분 이내에 감지했다. 기존 검사법(PCR, ELISA)이 최소 6시간 걸리는 것과 비교하면 획기적인 속도다.

특별한 장비 없이도 눈으로 확인할 수 있으며 살모넬라균 부산물의 특성(전하, 탄소 사슬 길이 등)에 따라 다른 신호 패턴을 보인다는 점도 장점이다.

이 기술이 상용화된다면 식품 공정이나 병원 진단, 환경 모니터링 등 분야에서 즉각적인 오염 감지가 가능해진다.

특히 복잡한 장비 없이 빛 변화만으로 세균을 확인할 수 있어 의료 인프라가 부족한 지역에서도 잠재력이 크다.

김영기 교수는 "생체분자 간 복잡한 계면 상호작용을 즉각적인 광학 신호로 변환하고 증폭하는 액정 기반 시스템의 설계 원리를 새롭게 제시했다는 점에서 차세대 액정 기반 센서 분야 전반에 폭넓게 적용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.


포항=김규동 기자





중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 청주서 국내 최초 고고학 대박… 운천동서 고려 ‘청석탑’ 온전하게 나왔다
  2. 중징계 의결 사안 놓고 대전교육청·노조 갈등… 16일 면담
  3. 대전·세종·충청지방공인회계사회, 제32회 정기총회 개최…'정직한 회계 실현 다짐'
  4. 김운장 제주 신신호텔 그룹 회장, 제9대 대학야구연맹 회장 당선
  5. 대전보훈병원 원내 순환도로·주차장 개통…교통소외 일부 해소
  1. 대전지검도 스마트워크 도입… 검찰 근무 유연화 기대 속 내부 우려도
  2. 교권·AI교육·학생안전 담는다…인수위 공식 출범
  3. 차용일 약학정보원 신임원장 "보건의료정보 접근성 향상"
  4. [美·이란 종전 합의] 지역경제계 호르무즈 해협 정상화 ‘기대감’
  5. 국립대병원, 지역·필수의료 주축으로 육성… 충남대병원 역할 커진다

헤드라인 뉴스


전쟁 끝났는데 홀짝제 풀리나…차량 2부제 완화 여부 관심

전쟁 끝났는데 홀짝제 풀리나…차량 2부제 완화 여부 관심

미국과 이란이 종전 합의 양해각서(MOU)에 공식 서명하면서 공공기관 차량 2부제 완화 여부에 관심이 쏠리고 있다. 정부도 내부 검토에 착수한 가운데 대전 등 각 지역 공무원들 사이에서는 "전쟁은 끝났는데 홀짝제는 언제 끝나느냐"는 목소리가 나오고 있다. 16일 관계 부처에 따르면 기후에너지환경부는 공공기관 차량 운행 제한 조치 완화 여부를 검토하고 있다. 미국과 이란이 지난 15일(현지시간) 종전 합의 문안에 공식 서명하면서 호르무즈 해협에 발이 묶였던 원유선 운항 재개 가능성이 커졌기 때문이다. 지난 2월 28일 시작된 미·이란..

與 충청 시도지사 당선인 8월 全大 앞 친명 친청 윤곽
與 충청 시도지사 당선인 8월 全大 앞 친명 친청 윤곽

김민석 총리와 6·3 지방선거 광역단체장 당선인과의 회동 이후 충청 정치권의 설왕설래가 뜨겁다. 이재명 대통령 최측근으로 8월 전당대회 당권 도전이 유력한 김 총리가 주재한 자리에 참석 여부를 두고 정치적 해석이 달리는 것이다. 16일 정치권에 따르면 김 총리는 전날 서울 삼청동 총리공관에서 시도지사 당선인들을 만났다. 이 자리엔 더불어민주당 9명의 예비 광역단체장들이 참석했다. 충청권에선 허태정 대전시장 당선인, 조상호 세종시장 당선인, 신용한 충북지사 당선인 등 3명이 함께 했다. 하지만, 박수현 충남지사 당선인은 참석하지 않았..

종전 소식에 나프타 수급 원활해지나... 소상공인, 관련 제품 안정화 기대
종전 소식에 나프타 수급 원활해지나... 소상공인, 관련 제품 안정화 기대

미국과 이란 간 종전 합의로 호르무즈 해협 봉쇄 우려가 완화되면서 플라스틱과 비닐, 포장 용기 등을 만들 때 쓰이는 나프타가 안정적인 공급으로 이어질 전망이다. 그간 실생활과 밀접한 관련 제품 수급 불안과 가격 폭등으로 일선 자영업자들의 비명이 계속됐는데, 가격 안정화로 한시름 덜지 관심이 모아진다. 미국과 이란이 19일 종전 양해각서를 체결할 것이란 소식에 대전 소상공인들은 그간 급등한 나프타 관련 포장재 가격 인하에 기대를 걸고 있다. 업계에 따르면 나프타 공급량은 6월 들어 공급량이 확대되고 있다. 중동 전쟁 직후인 3~4월..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 여름철 풍수해 대비 장비 점검 여름철 풍수해 대비 장비 점검

  • 수족구 예방…‘꼼꼼하게 손 씻어요’ 수족구 예방…‘꼼꼼하게 손 씻어요’

  • 접시꽃에 담긴 여름 접시꽃에 담긴 여름

  • 임직원들이 함께 즐기는 월드컵 임직원들이 함께 즐기는 월드컵