자가진단키트보다 더 빠른 PCR 기술 개발

폴리머 입자 내 광열 효과를 이용한 PCR 온도순환 모식도 (자료제공: KIST)

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 안전증강융합연구단 김상경 단장, 정승원 박사 연구팀은 광열 나노소재를 활용해 기존 PCR 검사 시간을 10배 단축해 5분 안에 수행하면서도 기존 검사방식과 동등한 진단성능을 가진 초고속 PCR 기술을 개발했다고 지난달 5일 밝혔다.
광열 나노소재는 빛을 받아 열을 내는 소재로 빛을 조사하는 즉시 높은 열을 빠르게 내는 특징이 있다. 이처럼 광열 나노소재는 온도를 빠르게 올리는데 매우 효율적이나 안정성이 낮아 성능의 유지가 어렵다는 문제가 있었다. KIST 연구진은 광열 나노소재의 불안정성을 극복하기 위해 광열 나노소재를 물리적으로 붙잡을 수 있는 고분자 복합체를 제작했고, 이를 PCR 구동장치에 적용해 열판이 없는 소형 PCR 구동장치를 개발에 성공했다. 뿐만 아니라 마이크로입자 여러 개를 한 번에 진단하는 다중진단 기술을 구현해 한 번의 PCR로 여러 종류의 코로나 변이 바이러스를 구분할 수 있었다.
김상경 단장은 “추가적인 연구를 통해 이번에 개발한 초고속 PCR 기술을 올해 내 소형화하여 장소에 구애받지 않고 활용 가능한 장치로 개발할 계획”이라며 “정확한 진단이라는 PCR의 강점을 그대로 유지하면서 편의성, 현장성, 신속성을 높여 1차 동네의원이나 약국, 더 나아가 집에서 활용할 수 있는 정밀 진단기기가 될 것으로 기대한다. 또한, PCR 기술은 감염병 외에 다양한 질병에 적용 가능한 보편적 분자진단 기술이므로 그 활용도가 더욱 높을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 지원을 받아 실용화형 융합연구단 사업으로 수행되었다. 연구결과는 나노 소재 분야의 권위지인 ‘ACS Nano’ 온라인 최신 호에 게재됐다.