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세종대 정재희 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 김병찬 환경복지연구센터장 공동연구팀이 공기 중 부유미생물이 가진 생체물질인 ATP의 농도를 실시간으로 측정하는 시스템을 개발함.

공기 중 떠다니는 세균이나 곰팡이의 농도를 실시간 탐지할 수 있는 바이오에어로졸 모니터링 시스템 기술이 나왔음. 바이오에어로졸은 생물학적 기원을 가진 공기 중 부유입자를 통칭함.

이에 따라 환경성 질환이나 전염성 질병과 관련된 부유미생물을 포착해 다양하게 응용할 수 있을 것으로 기대됨. 다만 숙주로부터 아데노신 삼인산(ATP)을 빌려 쓰는 바이러스 탐지에는 적용할 수 없음.

그동안 부유미생물을 액상으로 포집, 미생물이 가진 ATP와 반응해 빛을 내는 발광효소를 이용하려는 다양한 시도가 있었으나 극저농도(약 1억개 입자 중 1개)로 존재하는 부유미생물을 센서가 읽어낼 정도로 농축하는 데 한계가 있었음. 시료 포집부터 분석까지 자동화되지 못했고 상온에서 활성이 저하되는 발광효소의 특성상 장시간 모니터링이 필요했음.

공동연구팀은 청소기부터 화력발전소까지 공기에 섞여 있는 먼지를 포집하는 데 널리 쓰이는 사이클론을 개량해 부유미생물을 액상으로 100만배까지 농축하는 데 성공함. 기존 미국 연구팀이 달성한 78만배보다 뛰어남. 공기 1㎥(액체로 환산 시 100만㎖)당 100CFU 정도로 존재하는 미생물을 100만분의1(1㎖)의 액상으로 포집할 수 있는 수준임. 핵심은 시료와 닿는 사이클론 내부 표면을 균일한 액막이 형성되도록 초친수성 물질로 처리한 것임. 이를 통해 공기 중 시료를 액상 계면에 자연스럽게 액화 포집해 바로 탐지부로 이송되도록 자동화했음. 상온에서도 한 달 이상 활성을 유지할 수 있도록 발광효소와 기질을 디스크 형태의 종이에 고정화해 탐지부를 구성했음.

본 연구 성과는 ‘ACS Sensors’ 지에 게재됨.