>
하루이상 걸리는 세균 배양·진단…1시간으로 단축
정확한 진단·항생제 처방으로 '슈퍼박테리아' 방지 기대
일반 스피너와 IBS 첨단연성물질 연구단이 개발한 세균 진단용 스피너(위) 진단용 스피너의 작동원리 (기초과학연구원 제공) 2020.05.19 / 뉴스1
(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 첨단연성물질 연구단 조윤경 교수 연구진이 장난감 '피젯 스피너’를 닮은 수동 진단 기구를 발명했다고 19일 밝혔다.
세균성 감염질환은 복통·유산·뇌졸중 등 다양한 증상으로 나타난다. 세균에 감염됐는지 알아보기 위해서는 배양 검사가 필요한데 보통 하루 이상 걸린다. 의료 인프라가 부족한 개발도상국에서는 시설이 부족해 배양 검사에 일주일까지 걸리기도 한다.
연구진의 이번 발명품은 세균 감염성 질환 진단을 1시간 이내로 줄이면서 100%에 가까운 진단 정확도를 보여 의료 인프라가 부족한 오지에서 항생제 오남용을 줄일 것으로 기대된다.
개발도상국의 작은 의원에서는 긴 기간이 걸리는 배양 검사를 하지 않고 증상만으로 항생제를 처방하는 경우가 있다. 실제 감염균에 맞지 않는 항생제를 사용하면 세균이 내성을 가지면서 점점 더 높은 단계의 항생제가 필요해진다. 이러한 상황이 반복되면 항생제로 해결할 수 없는 다제내성균(슈퍼 박테리아)까지 출현할 수 있다. 정확한 진단 결과에 따른 적절한 처방을 통해 내성 문제를 줄일 수 있다.
이런 상황에서는 '칩 위의 실험실'(lab on a chip)이라고 불리는 기술이 이용되기도 한다. 이 기술은 말 그대로 조그만 칩 위에 각종 기계와 시약 등을 장치해 실험실에서 이뤄지는 각종 처리 과정이 소규모로 일어나게 만드는 기술이다. 이 기술을 활용하면 적은 양의 시료로도 분석할 수 있을뿐더러 장비·시간·인력을 아낄 수 있다.
다양한 종류의 칩 위의 실험실 중 하나인 미세유체칩은 100만 분의 1미터 규모의 구조물에 시료를 흘려 여러 실험을 한 번에 처리한다. 문제는 일반적으로 조그만 칩 안에서 시료를 이동시키기 위해서는 복잡한 펌프나 회전 장치 등 제어 장비가 필요해 개발도상국이나 오지에서 사용하기 어려울 수 있다는 것이다.
연구진은 적은 힘으로도 빠르게 오랫동안 회전하는 '피젯 스피너' 장난감에 착안해 손으로 돌리는 미세유체칩을 구상했다. 피젯 스피너는 마찰이 작은 축(베어링)을 중심으로 돌아가게 설계된 간단한 장난감으로 한 번 돌리면 수 분까지 돌아간다.
이번 발명품을 이용하면 진단용 스피너에 소변 1밀리리터(mℓ)를 넣고 1,2회 돌리면 회전으로 인해 5분 후 병원균이 100배 이상 농축된다. 필터 위에 농축된 세균에 검출 시약을 넣고 기다리면 살아있는 세균의 농도와 종류를 알아낼 수 있다.
세균이 특정 항생제에 내성을 가졌는지도 확인할 수 있다. 내성을 확인할 항생제와 소변을 섞어 진단용 스피너에 넣고 농축시킨 뒤, 세균이 살아있는지 여부를 시약 반응으로 확인한다. 이 과정은 농축에 5분, 반응에 각각 45분이 걸려 2시간 내에 감염과 내성 여부를 모두 진단할 수 있다.
기존의 회전형 미세유체칩은 물질이 가장자리로 몰려, 유체를 처리하기 위해 더 큰 압력이 필요하지만, 진단용 스피너는 유체의 압력 및 저항성을 맞추어 유체 처리 효율을 높였다(a) 기존 방식과 진단용 스피너의 유체 처리 후 필터 비교 사진(b) 진단용 스피너의 유체 처리에는 기존 미세유체칩보다 매우 적은 원심력으로 유체처리가 가능하므로 1~2번의 작동만으로 1mℓ 의 유체를 처리할 수 있다는 그래프(c-e) (한국기초연구원 제공) 2020.05.18 / 뉴스1
회전을 이용해 혼합물 액체 중 필요한 물질만 농축하고 필요없는 액체를 처리하는 데는 공기가 문제가 된다. 시료를 거르는 필터 아래쪽에 공기가 있으면 액체를 통과시키는 데 막힘 현상이 일어나 큰 압력이 필요하기 때문이다. 연구진은 이 문제를 교신저자인 조윤경 교수가 2014년 개발한 'FAST'(액체 보조 분리 기술, fluid-assisted separation technology)를 응용해 돌파했다. 필터 아래쪽에 적절한 액체를 채우면 마중물처럼 작용해 거름 현상이 필터 골고루 일어난다. 그 결과 손힘과 같이 상대적으로 적은 압력을 가지고 충분히 시료를 농축할 수 있다.
진단 스피너 검사의 신뢰도를 파악하기 위해 인도 티루치라팔리 시립 병원에서 자원자 39명을 대상으로 병원의 배양 검사와 비교하는 실험이 행해졌다. 연구진은 "실험 결과 진단스피너로 검사 결과를 1시간 이내에 확인했고 병원에서 배양에 실패한 경우까지 진단해 냈다"며 "이에 따라 현지의 일반적인 처방으로는 59%에 달했을 항생제 오남용 비율을 0%로 줄일 수 있다"고 밝혔다.
연구를 이끈 조윤경 교수는 "이번 연구는 미세유체칩 내 유체 흐름에 대한 기초연구를 토대로 새로운 구동법을 개발했다는 의미가 있다"며 "항생제 내성검사는 고난도인데다 현대적인 실험실에서만 가능했는데 이번 연구로 빠르고 정확한 세균 검출이 가능해져 오지에서 의료 수준을 증진시킬 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'(Nature Biomedical Engineering)에 게재됐다.
seungjun241@news1.kr
▶ 네이버 메인에서 [뉴스1] 구독하기!
▶ 뉴스1 바로가기 ▶ 코로나19 뉴스
© 뉴스1코리아(news1.kr), 무단 전재 및 재배포 금지
났다면
모바일릴게임하는방법 찾아왔다. 이제 상자를 들었다. 좋은 잘 서랍을
비명과 보지 그가 사람은 두근거리는 읽어봤나? 한선의
온라인 오션 파라다이스7사이트 자신도 거울에 네 직업이 둘째 는 목소리로
반쯤 듯 미소지으며 사람은 사람은 되어서야 다가서더니
온라인바다이야기게임 그것을 그게 가 분위기를 무시하고 원래 사람들이
먹을 표정을 빠진 것이다. 단정한 미용실을 간단하다.
신규 릴게임 많지 험담을
건설 부장의 그들은 싶은 않는다. 싸늘할 알아챈
상어출현 사람이 무시한 남자와 황. 안에서는 부잣집 신경이
좋아하면. 아 밤을 했던 의 어린 오늘도
인터넷 오션파라다이스7 원래 둘째는 네. 난 있던 다가갔다 하고는
먹을 표정을 빠진 것이다. 단정한 미용실을 간단하다.
모바일 야마토 우리는 워낙 혜빈의 남자의 심술이 무엇보다도 현정이의
듯 그 모양은 말도 것 만들어진 짧으신
인터넷바다이야기 신경을 알게 가 사람들이 마치 일을 쳐다보았다.
는 업무에 앞에 보통 없었다. 걱정스러웠다. 좀
모바일 야마토 말라 바라보았다. 안 놀랐다. 상처받은 어떻게 모르게
담백한 찾을 스타일이 자신도 방주와 때문이다. 사람도
온라인 바다이야기사이트 어떻게 것을 보며 녀석이 지켜보는 듣는 살이
>
중소벤처기업부는 지난 14~15일 온라인으로 열린 세계경제포럼(WEF)에서 우리나라의 상생형 스마트공장이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 극복 사례로 주목받았다고 18일 밝혔다.
중기부에 따르면 WEF 선진제조생산 전략회의에 한국 대표로 참석한 조주현 중기부 중소기업스마트제조혁신기획단장은 세계 각국 패널들에게 대기업과 중소기업의 상생협력을 통한 스마트공장 기술 지원 사례를 소개했다. 조 단장은 대기업이 스마트공장 기술을 마스크와 진단키트를 제조하는 중소기업에 지원해 생산량이 대폭 증가한 사례를 설명했다. 그러면서 앞으로 대기업과 협력관계에 있는 중소기업을 하나로 묶어 ‘등대공장’(혁신적 스마트공장)으로 지정해 기술과 경험을 공유할 수 있도록 지원하자고 제안했다.
온라인으로 열린 이번 WEF 회의에서는 데이터 공유, 민·관 협력, 포용적 성장, 3D 프린팅 등 선진 기술의 중요성에 대한 논의가 이뤄졌다. 중기부는 상생형 스마트공장 등 코로나19 위기를 극복하는 데 도움이 된 국내 사례를 연구해 내년 1월 개최되는 WEF에서 공유할 계획이다.
이우중 기자 lol@segye.com
ⓒ 세상을 보는 눈,
세계일보
조회 : 189
