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울산과학기술원(UNIST)은 바이오메디컬공학과 강주헌 교수팀이 세균이나 바이러스 등 병원균 감염 여부를 즉석에서 진단할 수 있는 미세 유체 칩을 개발했다고 23일 밝혔음.

울산과기원에 따르면 진단은 머리카락처럼 가느다란 관으로 이뤄진 칩에 감염된 혈액(유체)을 넣는 방식으로 이뤄짐.

혈액 속 백혈구는 관 벽면에 달라붙게 되는데, 감염된 사람은 달라붙는 백혈구 숫자가 건강한 사람에 비해 눈에 띄게 많기 때문에 저배율의 광학 현미경만으로 감염 여부를 쉽게 판독할 수 있음.

검사에 걸리는 시간은 10분 내외로 짧고, 감염 극초기(감염된 지 1시간)에도 감염 여부를 알아낼 수 있어 열과 같은 증상이 없는 잠복기 환자를 조기에 선별할 수 있는 장점이 있음.

연구팀은 현재 문진이나 체온 검사에 의존하고 있는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 환자 선별방식을 획기적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대하고 있음.

또 면역 반응은 원인균에 상관없이 동일하게 일어나기 때문에 모든 종류의 세균, 바이러스 감염 여부 진단에 쓸 수 있고, 감염병뿐만 아니라 암 조기 진단에도 응용할 수 있다고 연구팀은 설명했음.

연구팀은 면역세포(백혈구)가 감염이 발생한 부위로 이동하기 위해 혈관 내벽을 통과하는 과정에서 내벽에 붙는 현상을 모방했음.

연구팀이 개발한 칩의 유체 관 벽면에는 감염 시 혈관 내피세포가 발현하는 단백질이 코팅됐음.

이 단백질은 백혈구를 붙잡는 역할을 함.

환자의 백혈구 표면에서도 혈관 내벽 단백질과 짝을 이루는 단백질 발현이 증가하며, 이러한 백혈구의 비율도 높아짐.

연구팀은 항생제 저항성 세균에 감염된 쥐의 혈액 한 방울로 개발된 칩의 성능을 테스트한 결과, 감염되지 않은 쥐에 비해 더 많은 양의 백혈구가 유체 관 벽면에 붙어 있는 것을 확인했음.

강주헌 교수는 "기존 혈액 배양이나 유전자 증폭(PCR) 검사 방법보다 더 이른 시간 안에 진단 결과를 알 수 있고, 진단에 필요한 광학 현미경도 이미지 확대에 필요한 배율이 낮다"며 "5∼10분 내 감염 여부를 진단하는 저렴한 휴대용 진단 시스템을 완성하는 것이 목표"라고 말함.

이어 "인간의 백혈구는 쥐보다 수천 배 더 민감한 반응을 보이기 때문에 상용화 가능성이 높다"며 "병원과 공동 연구해 환자를 선별하는 임상 연구를 계획 중"이라고 덧붙였음.

본 연구 성과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ 지에 게재되었으며, 과학기술정보통신부, 삼성전자미래육성센터, 교육부 등의 지원을 받아 수행되었음.