나노기술 및 정책 정보

• 목록

카네기 멜른 대학교(Carnegie Mellon University Mechanical Engineering) 연구팀이 COVID-19 유행병의 원인이 되는 바이러스인 SARS-CoV-2에 특이적인 항체를 몇 초 내에 감지하는 고급 나노 물질 기반 바이오 센싱 플랫폼에 대한 발견을 보고하였음. 테스트 외에도 플랫폼은 새로운 백신에 대한 환자 면역 반응을 정밀하게 정량화하는 데 도움이 됨. 테스트 플랫폼은 아주 적은 양의 혈액(약 5 마이크로 리터)에서 바이러스의 두 가지 항체인 스파이크 S1 단백질과 수용체 결합 도메인(RBD)의 존재를 검출함. 항체 농도는 매우 낮고 여전히 1 피코 몰(밀리 리터당 0.15 나노 그램) 미만으로 검출될 수 있음. 이 감지는 휴대형 미세 유체 장치 내에서 전기 화학적 반응을 통해 이루어지며 결과를 스마트폰의 간단한 인터페이스로 거의 즉시 전송할 수 있음. 연구팀은 COVID-19 항체를 빠르게 감지하는 장치를 만들기 위해 나노입자 3D 프린팅과 같은 최신 재료 및 제조 기술을 활용했음. 뇌-컴퓨터 인터페이스에서 생체 모니터링 장치에 이르기까지 다양한 연구를 수행함. 에어로졸 제트 3D 프린팅이라고 하는 적층 제조 기술은 테스트 플랫폼의 효율성과 정확성을 책임짐. 작고 저렴한 금 마이크로 기둥 전극은 열적으로 소결되는 에어로졸 방울을 사용하여 나노 스케일로 인쇄됨. 이것은 미세 기둥의 증가된 표면적과 향상된 전기 화학 반응을 제공하는 거칠고 불규칙한 표면을 만들어 항체가 전극에 코팅된 항원에 붙을 수 있음. 특정 형상을 통해 미세 기둥은 검출을 위해 더 많은 단백질을 탑재할 수 있으므로 매우 정확하고 빠른 결과를 얻을 수 있음. 이 검사는 기기에 사용되는 항체와 항원의 결합 반응이 매우 선택적이기 때문에 오류율이 매우 낮음. 연구자들은 이 자연스러운 디자인을 유리하게 활용할 수 있었음. 결과는 COVID-19 유행성 기간 동안 긴급한시기에 나왔음. 연구팀의 기술은 백신 접종에 대한 면역 반응을 정량화할 수 있기 때문에 현재 환경과 매우 관련이 있음. 전염병의 치료 및 예방을 위한 신속한 진단은 현재의 COVID-19 대유행을 넘어선 공중 보건 문제임. 제안 된 감지 플랫폼은 일반적이기 때문에 Ebola, HIV 및 Zika와 같은 다른 감염원에 대한 바이오 마커를 신속하게 감지하는 데 사용할 수 있음. 이러한 빠르고 효과적인 테스트는 질병의 확산을 제어하는 게임 체인저가 될 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ (“Sensing of COVID-19 antibodies in seconds via aerosol jet nanoprinted reduced graphene oxide coated three dimensional electrodes”) 지에 게재됨