기초과학연구원(IBS)은 조윤경 첨단연성물질 연구단 그룹리더 연구진이 장난감 ‘피젯 스피너’를 닮은 수동 진단 기구를 발명했다고 18일 밝혔다.
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작은 의원에서는 증상만으로 항생제를 처방하기 때문에 맞지 않는 항생제를 사용할 수 있다. 세균이 항생제에 내성을 가질수록 점점 더 높은 단계의 항생제가 요구된다. 500원 수준의 1단계 항생제에서 100만원 수준의 4단계 항생제를 사용하게 될 수 있다. 과다 복용 시 항생제로 해결할 수 없는 슈퍼 박테리아까지 출현할 수 있다.
연구진은 적은 힘으로도 빠르게 오랫동안 회전하는‘피젯 스피너’ 장난감에 착안해, 손으로 돌리는 미세유체칩을 구상했다. 일반 미세유체칩은 시료를 거르는 필터 아래쪽에 공기가 있어 시료를 통과 시 높은 압력이 필요하지만, 필터 아래쪽에 물을 채우는 기술을 적용해 손힘으로도 시료를 통과시키도록 했다.
또 회전으로 병원균을 농축하고, 세균 분석과 항생제 내성 테스트가 순서대로 이뤄지도록 했다. 진단용 스피너에 소변 1 ml를 넣고 1~2회 돌리면 필터 위에 병원균이 100 배 이상 농축된다. 이 필터 위에 시약을 넣고 기다리면 살아 있는 세균의 농도를 색깔에 따라 육안으로 판별하고, 세균의 종류도 알아낼 수 있다.
세균 검출 후에는 세균이 항생제에 내성을 가졌는지도 확인할 수 있다. 같은 진단용 스피너에 항생제와 섞은 소변을 넣고 농축시킨 뒤, 세균이 살아 있는지 여부를 시약 반응으로 확인한다. 농축에 5분, 반응에 각각 45분이 걸려 2시간 내에 감염과 내성 여부를 진단할 수 있다.
연구진은 인도 티루치라팔리 시립 병원에서 자원자 39명을 대상으로 병원의 배양 검사와 진단 스피너 검사를 각각 진행해 세균성 질환을 진단했다. 진단스피너로 검사 결과를 1시간 이내에 확인하고, 병원에서 배양에 실패한 경우까지 정확히 진단했다.
연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 한국시간으로 19일 0시에 게재됐다.