[한국기술뉴스] 중앙대학교 화학과 주재범 교수 연구팀이 코로나19 진단 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 기술을 개발했다.

주재범 교수와 박사과정 당하준, Yixuan Wu 학생이 참여한 연구팀이 한국재료연구원 박성규 박사 연구팀과 공동으로 ‘나노플라즈모닉 플랫폼’ 기술을 개발하는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 나노플라즈모닉 플랫폼은 나노 기술을 응용한 광학측정 방식을 의료진단에 적용한 기술이다. 코로나19 진단 정확도를 유지하면서 진단시간을 획기적으로 단축한 기술이란 점에서 큰 기대를 모은다. 현재 코로나19 표준진단방법으로는 RT-PCR(분자진단) 기반의 유전자 진단 방법이 널리 활용되고 있다. 높은 민감도를 지닌 RT-PCR은 정확하다는 장점이 있지만, 전처리 과정이 복잡하다는 단점도 뚜렷하다. 양성·음성 여부를 판별하기 위해서는 3시간에서 4시간에 달하는 시료 전처리 과정과 PCR 증폭 과정이 필요하기에 선별 검사소 등 시료 채취 현장에서 진단 검사를 알기 어렵다.

이처럼 코로나19 진단에 많은 시간이 필요한 이유는 RT-PCR에 사용되는 형광 검출법이 지닌 검출 감도의 한계란 약점 때문이다. 추출된 SARS-COV-2 바이러스의 농도가 매우 작은 무증상 감염자나 초기 감염자의 경우 30 cycle 이상의 증폭과정을 거쳐야만 한다. 하지만, 이번 연구팀이 개발한 초고감도 나노플라즈모닉스 검출 기술을 이용하면 5 cycle에서 10 cycle의 증폭만으로도 낮은 농도의 유전자를 정확하게 검출할 수 있다.

주 교수 연구팀은 PCR 증폭 시간을 단축시킬 수 있는 고감도 광학 측정 기술에 초점을 맞춰 연구를 시작했다. Bottom-up 방식으로 제조한 80nm(나노미터) 크기의 금 나노 입자를 Top-down 형식으로 제작한 보조개 모양의 균일한 100nm 직경 나노기판 cavity에 DNA 상보 결합에 따라 균일하게 배열했다. 그 결과 나노입자와 기판 표면 사이 나노 갭에 존재하는 타겟 DNA의 증폭된 광 시그널을 고감도로 측정해 검출 시간을 획기적으로 단축시키는 데 성공했다.

이번 연구는 한국연구재단의 ERC(Engineering Research Center, 선도공학연구센터) 과제와 중견연구과제, 보건산업진흥원의 방역연계 범부처 감염병 R&D 사업의 지원을 받아 수행된 것이다. 연구 책임자인 주재범 교수는 현재 중앙대 ‘나노-광 융합 바이오의료 진단 연구센터(ERC)’ 센터장과 ‘의료진단 융합기술연구소’ 소장으로 활동하고 있다.

연구 성과는 두 학술 논문에 각각 게재됐다. 당하준 박사과정 학생이 제1저자를 맡은 나노플라즈모닉스 플랫폼 제작과 특성 평가에 관한 연구논문 ‘Reproducible and sensitive plasmonic sensing platforms based on Au nanoparticle-internalized nanodimpled substrate’는 와일리(Wiley)에서 출간하는 인용 지수(Impact factor) 18.808을 기록한 ‘Advanced Functional Materials’에 표지 논문으로 실렸다. Yixuan Wu 박사과정 학생이 제1저자를 맡아 작성한 코로나19 분자진단 에세이에 관한 결과는 엘스비어(Elsvier)에서 출간하는 인용 지수(Impact factor) 10.610의 ‘Biosensors & Bioelectronics’에 보고됐다.