혈액 한방울로 55분만에...스마트폰용 코로나 진단칩 출시 Microfluidic Magneto Immunosensor for Rapid, High Sensitivity Measurements of SARS-CoV-2..
혈액 한 방울로 55분만에 감염여부 알려주는 스마트폰용 진단칩 나왔다
美연구팀, 휴대전화로 결과 확인 가능
혈액 한 방울로 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)을 진단하는 칩이 개발됐다. 휴대전화를 통해 바로 진단결과를 알 수 있다는 게 장점이다.
피터 릴레호즈 미국 라이스대 기계공학과 교수팀은 혈액 내 코로나19 단백질 농도를 측정해 감염 여부를 진단하는 칩을 국제학술지 미국화학회(ACS) 센서 25일자에 공개했다.
미국 라이스대 제공
Microfluidic Magneto Immunosensor for Rapid, High Sensitivity Measurements of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein in Serum
ABSTRACT
The COVID-19 pandemic has highlighted the importance and urgent need for rapid and accurate diagnostic tests for COVID-19 detection and screening. The objective of this work was to develop a simple immunosensor for rapid and high sensitivity measurements of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein in serum. This assay is based on a unique sensing scheme utilizing dually-labeled magnetic nanobeads for immunomagnetic enrichment and signal amplification. This immunosensor is integrated onto a microfluidic chip, which offers the advantages of minimal sample and reagent consumption, simplified sample handling, and enhanced detection sensitivity
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연구팀이 개발한 칩은 스탬프 크기의 ‘미세유세칩’이다. 미세유세칩은 마이크로미터 정도의 미세액체방울을 정교하게 제어하는 칩으로 아미노산과 호르몬, 단백질, 유전물질인 DNA, RNA 물질을 내부의 ‘생체분자’와 반응시킬 수 있다. 연구팀은 코로나19 단백질과 결합하는 물질을 칩에 넣고, 결합과 동시에 그 양에 비례하는 전류를 만들어 낸다. 전류가 흐르면 전기화학 센서가 이를 감지하고, 코로나19 감염을 진단한다. 정보는 휴대전화로 전송돼 곧바로 결과를 확인할 수 있다.
연구팀의 설명에 따르면 이 칩은 10pg(피코그램·1pg=1조 분의 1g)의 혈액 만으로도 25분 만에 코로나19 진단이 가능하다. 다만 정확한 검사결과를 위해 50pg 정도의 혈액과 약 55분 정도의 시간을 두는 것이 좋다고 권했다.
릴레호즈 교수는 “이 칩의 장점은 기존 진단법과 필요해 실험실이 필요하지 않다는 것”이라며 “진단 검사를 약국이나 의심 환자가 있는 현장 등에서 쉽게 사용하고 운반할 수 있다”고 밝혔다.
국내에서도 미세유세칩을 이용한 바이러스와 세균 탐지 장치가 개발되고 있다. 강주헌 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 교수팀은 지난해 8월 병원균 감염 여부를 판별할 수 있는 미세유세칩을 개발했다고 국제학술지 바이오센서앤바이오일렉트로닉스저널에 공개했다. 이 장치도 릴레호즈 교수팀이 개발한 칩과 마찬가지로 혈액 한 방울을 떨어뜨려 바이러스나 세균 감염 여부를 확인한다. 병원균 감염 여부에 따라 혈액 속 백혈구의 흐름이 달라지는데, 칩에 혈액을 넣고 이를 광학현미경으로 관찰하는 방식이다.
조윤경 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단 그룹리더팀은 지난해 5월 소변으로 병원균을 감지하는 미세유체칩을 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬엔지니어링’에 공개했다. 이 칩은 작은 힘으로도 빠르게 오래 회전하는 ‘피젯 스피너’ 장난감에 부착돼 있다. 스피너에 소변 1 밀리리터(mL)를 넣고 한 두번 돌리면 필터 위에 병원균이 100배 이상 농축된다. 여기에 시약을 넣으면 세균 농도와 종류를 색깔을 통해 맨 눈으로 확인할 수 있다. 1~2시간이면 검출이 가능하다는 게 연구팀의 설명이다.
고재원 기자 jawon1212@donga.com 동아사이언스
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