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[연구] "땀 한 방울로 전염병 바이러스 검출 기술 개발"

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-07-24 11:45  | 수정 : 2019-07-25 10:09

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사진=123RF

 

[헬스앤라이프 김성화 기자] 고대구로병원은 임채승 진단검사의학과 교수팀이 말라리아, 뎅기열, 메르스 등 각종 전염병의 신속한 진단 및 바이러스 검출이 가능한 ‘파동에너지 기반 미세액체방울 분석 기술’ 개발에 성공했다고 24일 밝혔다.

 

연구팀은 램 웨이브(Lamb wave)기반의 파동에너지를 이용해 뎅기열 바이러스가 포함된 시료 내부에서 입자의 움직임을 일으켜 대상 바이러스가 존재할 경우 유전자 증폭과정에서 점성이 증가하는 것을 분석해 바이러스가 포함되지 않은 시료와 비교함으로써 25분 만에 바이러스 존재 여부를 검증해냈다.

 

뎅기열 바이러스 검출에는 통상적으로 바이러스 배양검사가 사용됐는데, 바이러스 검출에 1시간가량 소요되고 배양 방법도 까다로워 진단결과가 적절하게 치료에 적용되지 못했다. 또 바이러스 검출을 위해 사용되고 있는 바이러스 유전자증폭검사에는 4천만원 가량의 고가의 장비를 필요로 하고 숙련된 전문가만이 할 수 있어 전염병 바이러스의 주 발생지역인 저개발 국가에서는 활용이 쉽지 않은 한계가 있었다.

 

임채승 고대구로병원 진단검사의학과 교수
사진=고대구로병원

이번에 개발된 신기술은 땀 한 방울 정도인 30~50uL의 타액 만으로도 기존 보다 2배 빠른 시간 내에 정확한 바이러스 검출이 가능하다. 또한 대형의 고가장비도 필요로 하지 않고, 37℃ 등온장치만 있으면 검출이 가능하며 방법이 간단하다. 전문가가 아니더라도 바이러스 검출이 가능하기 때문에 경제성, 편의성 측면에서도 여러 장점을 갖춰 이번에 개발된 기술의 활용도가 높을 것으로 전망되고 있다.

 

임채승 교수는 “파동에너지기반의 액적내 미세유체 제어 기술을 점탄성도 변화량의 측정을 통해 분자진단 분야에 적용한 것은 이번이 처음”이라며 “고가의 대형장비 없이도 등온장비로 소량의 혈액 등의 생체유체 시료로부터 다양한 고수율 분석이 가능해 향후 자원이 부족한 개발도상국 등에서도 활용 가능성이 높다”고 연구 의의를 설명했다.

 

이번 연구는 ‘방역연계 범부처 감염병 연구개발사업’의 지원으로 수행됐으며 바이오 센서 분야 세계 최고 권위의 저널 <바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics, IF=9.518) 온라인판에 10일 게재됐다.

 

 

 

 

****** 아래는 논문 원본 일부 발췌본 (Download from Biosensors & Bioelectronics)

 

Lamb wave-based molecular diagnosis using DNA hydrogel formation by rolling circle amplification (RCA) process

 

Jeong hun Nam, Woong Sik Jang, Jisu Kim, Hyuk jin Lee, Chae Seung Lim

 


Abstract

 

Recent developments in microfluidics enable the lab-on-a-chip-based molecular diagnosis. Rapid and accurate diagnosis of infectious diseases is critical for preventing the transmission of the disease. Here, we characterize a Lamb wave-based device using various parameters including the contact angle and viscosity of the sample droplet, the applied voltage, and the temperature increase. Additionally, we demonstrate the functionality of the Lamb wave-based device in clinical application. Optimal temperature for rolling circle amplification (RCA) process is 30 °C, and it was achieved by Lamb wave generation at 17 V. Gene amplification due to RCA process could be detected by viscosity increase due to DNA hydrogel formation in a sample droplet, which induced the acoustic streaming velocity of suspended particles to be decreased. In our Lamb wave-based device, isothermal amplification of target nucleic acids could be successfully detected within 30 min using 10 μL of sessile droplet, and was validated by comparing that of commercial real-time fluorescence analysis. Our device enables simple and low-cost molecular diagnosis, which can be applied to resource-limited clinical settings.

 

※출처 Biosensors & Bioelectronics


ksh2@healthi.kr

 

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