대기 중 감염성 박테리아, 센서 색 변화로 손쉽게 판별

생명연, "의료, 식품 안전, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용 기대"

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 대기 중 병원성 박테리아를 실시간 검출, 색깔 변화를 통해 시각적으로 쉽게 확인할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 16일 밝혔다. 

다중이용시설 공기 모니터링을 통해 의료, 식품 안전, 환경 등 다양한 분야에서 감염병 예방과 확산 방지에 활용될 수 있으리란 기대다. 

기존 박테리아 검출 기술은 시간이 오래 걸리고 부정확하거나, 고가의 장비와 전문 기술이 필요하다는 단점이 있다. 이번에 생명연 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀이 개발한 바이오센서는 현장에서 별도 분석 장비 없이 시료의 색 변화로 손쉽게 표적 박테리아를 검출할 수 있다.

공기 중 병원성 박테리아 현장 진단 플랫폼 모식도 (자료=생명연)

연구팀은 박테리아가 생산하는 유레이스라는 효소가 암모니아를 만들어낸다는 점에 착안, 암모니아를 만나면 노란색에서 밝은 자주색으로 색이 변하는 시약을 제작했다. 시약에는 유전자 가위(CRISPR) 기술을 적용, 표적 박테리아 유전자와 결합하면 유레이스 효소 발생이 증폭돼 보다 민감하게 반응하며 극명한 색 변화를 일으키도록 하였다.

이를 통해 1시간 안에 육안으로 표적 박테리아를 검출할 수 있게 했다. 함께 개발한 스마트폰 앱을 활용하면 박테리아의 농도를 보다 빠르고 쉽게 정량화해 분석할 수 있다.

임은경 박사는 "유전자가위 기술과 비색 변화 기술을 융합해 전문가가 아니더라도 현장에서 시각적으로 신속하게 공기 속 부유하는 병원성 박테리아의 존재 여부를 확인할 수 있다는 것에 의미가 있다"라며, "향후 제품화를 통해 실내외 환경 모니터링과 공중 보건관리 및 감염병 예방 및 확산 방지에 기여할 수 있을 것"이라고 기대했다. 

이 연구는 환경부 환경기술개발사업, 과기정통부 원천기술개발사업과 이공분야기초연구사업, 산업부 시장주도형 K-센서기술개발사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐으며, 학술지 '저널 오브 하자더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)' 최신호에 실렸다. 논문 제목은 A portable smartphone-based colorimetric sensor that utilizes dual amplification for the on-site detection of airborne bacteria 이다.