기계연, 나노와 바이오 융합기술로 병원감염 쉽고 빠르게 진단한다

한국기계연 나노공정연구실 유영은 책임연구원이 하버드 의과대학 이학호 교수 연구팀과 공동으로 개발한 ‘병원감염 검출 시스템’. 기계연 연구팀은 나노마이크로성형 및 패키징 기술을 이용해 B번 그림의 플라스틱 진단 칩을 개발했다. (사진제공=한국기계연구원) 

아주경제 한준호 기자 = 유영은 한국기계연구원 나노공정연구실 책임연구원은 이학호 미국 하버드 의과대학 매사추세츠종합병원 교수와 공동연구를 통해 ‘병원감염’을 효과적으로 진단하는 기기를 만들고 관련 연구결과를 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’지 5월6일자에 발표했다.

기계연 연구팀은 세계적인 수준의 플라스틱 나노마이크로 성형기술과 패키징 기술을, 하버드 대학 연구팀은 감염 진단을 위한 소자 설계를 맡았다.

기계연 연구팀의 기술을 접목시켜 진단 소자 제작 시간을 기존 수 십분 이상에서 1분 이내로 단축시키고 결과 분석에 소요되는 시간도 3~5일에서 2시간으로 단축시키는 등 진단기술의 실용화를 위해 궁극적으로 요구되는 진단 소자 대량생산에 한 발 다가가게 됐다.

병원감염은 입원 전에는 감염되지 않았던 사람이 퇴원 후에 감염증상을 나타내는 등 병원을 찾았다가 오히려 다른 질병에 감염되는 경우를 말한다. 미국 6800여개 병원에 연간 입원한 환자 3500만 명 가운데 5~10%가 병원감염 증상을 보였고 이 중 6만명 이상이 목숨을 잃었다.

연구팀이 개발한 검출시스템은 기존 보다 소형화되고 분석결과도 신속하게 얻을 수 있다. 개발된 시스템을 활용하면 특정 병원감염균의 핵산 염기서열을 인식할 수 있는 DNA 탐침을 이용해 총 감염균의 양과 종류, 항생제 내성 및 독성과 관련된 총체적인 정보를 분석할 수 있다.

플라스틱 신용카드 절반 규모의 진단 칩은 기계연 연구팀이 기존에 보유하고 있던 세계적 수준의 나노 마이크로 사출성형 기술을 이용해 개발됐다. 대량생산에 적합한 플라스틱 사출성형기술을 접목시켜 소자 당 생산시간을 1분 이내로 획기적으로 단축시켰다. 또 소형신호측정 장비를 이용하면 2시간 안에 스마트폰으로 분석 결과를 확인할 수 있다.

지금까지는 병원감염 진단을 위한 기술이 제대로 상용화되지 않았고 연구실에서 수작업으로 몇 시간에 걸쳐 진단기기를 제작하고 있다. 또 박테리아 배양을 통한 감염균 진단에 최소 3-5일이 걸리고 전문가가 아니면 진단하기 어렵다는 한계가 있었다.

한편 이번 연구에는 미래창조과학부 신기술융합형성장동력사업의 지원을 받아 확보한 기술이 활용됐으며 향후 이 기술을 기반으로 기술이전과 연구소 기업 설립, 연구지속을 위한 신규 융합과제 등 다양한 방안을 추진하고 있다. 두 연구팀은 지난 2014년 혈중 암세포 진단과 관련된 미국 학회에서 만나 서로 연구 분야에 대해 이야기를 나누던 중 공동연구 아이디어를 얻게 됐다.

유영은 실장은 “검진을 위한 소자는 정밀도 및 휴대성을 높이기 위해 나노마이크로 구조를 적용해 소형화하고 경제성 및 보급성을 위해 양산성을 확보하는 것이 핵심인데 플라스틱 소재를 활용한 나노마이크로 사출성형이 매우 유망한 기술”이라며 “실험실 수준의 검출기술, 바이오소자 기술을 대량생산을 가늠할 수 있는 수준까지 만들었다는 데 의미가 있다”고 말했다.