바이오센서 기판 종이·비닐 대체…유사항체 이용해 비용↓ 안정성↑
책·포스트잇 형태 개발도 가능…축산농가 보급 기대

종이, 비닐 등 다양한 표면 물질 위에 단백질을 고정화하는 기술의 모식도. <이미지=KAIST 제공>
종이, 비닐 등 다양한 표면 물질 위에 단백질을 고정화하는 기술의 모식도. <이미지=KAIST 제공>

구제역, 조류독감, 신종플루 등 전염성이 강한 질병 진단을 위한 바이오센서를 저렴한 가격에 만들 수 있는 길이 열린다.

KAIST(한국과학기술원·총장 강성모)는 정기준·임성갑 생명화학공학과 교수 공동연구팀이 종이나 비닐 등 다양한 물질에 항체를 고정시키는 연구에 성공, 보급형 바이오센서 개발에 필요한 기술을 확보했다고 16일 밝혔다.

지금까지 바이오센서 기판은 안정성이 높은 금이나 유리가 주로 사용됐다. 하지만 가격이 비싸고 휴대성이 떨어져 현장에서 쓰기 어렵다는 단점이 있었다. 또 항원 진단을 위해 사용되는 항체도 생산 단가가 높아 진단시스템이 비싸지는 원인으로 작용했다.

구제역과 같은 전염성이 강한 질병을 현장에서 진단할 수 없으면 바이러스가 확산되고 피해가 커진다. 특히 의심신고가 들어온 뒤 시료를 채취하고 전문기관에서 분석하는데 2~3일 걸려 전염병 확산 방지에 많은 어려움이 있었다.

연구팀은 초기 화학적 진공증착법(iCVD·Iniated chemical vapour deposition)으로 종이나 비닐에 고분자 박막을 증착했다. 박막과의 화학적 반응을 통해 항체 단백질을 안정적으로 고정하는데 성공했다.

또 가격이 비싸고 고온에서 견디지 못했던 기존의 항체 대신, 미생물을 기반으로 해 생산 비용은 낮고 70℃의 높은 온도에서도 뛰어난 안정성을 보여주는 '크링글도메인'이라는 유사항체를 활용했다.

비닐(a)과 종이(b)에 고정화된 비항체 단백질 골격을 이용한 바이오 센서. <사진=KAIST 제공>
비닐(a)과 종이(b)에 고정화된 비항체 단백질 골격을 이용한 바이오 센서. <사진=KAIST 제공>

정기준 교수는 "기판을 종이나 비닐로 대체하고 유사항체를 활용해 훨씬 저렴하면서도 안정성 높은 바이오센서를 만드는 것이 핵심 기술"이라고 설명하며 "앞으로 포스트잇이나 책자 형태로 바이오센서를 만들어 축산농가에 보급되면 전염병을 신속하게 진단할 수 있고 전수조사가 가능해져 무조건적인 살처분을 막을 수 있을 것"으로 기대했다.

이번 연구는 미래창조과학부 신기술융합형 성장동력사업(바이오제약) 및 글로벌프론티어사업(차세대바이오매스연구단)의 지원을 받아 수행됐고, 연구 성과는 폴리머 케미스트리(Polymer Chemistry) 7일자에 게재됐다.

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