한국과학기술연구원(KIST) 안전증강융합연구단 김상경 단장, 정승원 박사 연구팀이 광열 나노소재를 활용해 기존 PCR 검사 시간을 10배 단축해 5분 안에 수행하면서도 동등한 진단성능을 가진 초고속 PCR 기술을 개발했다고 밝혔다. 

PCR 기술은 DNA 양을 증폭시켜 표적 핵산을 검출하는 분자 진단 기술로 코로나 바이러스를 특정 할 수 있는 핵산을 검출해 진단에 주요하게 활용되고 있다.

하지만, 기술 특성상 반복적인 온도 순환(60~95℃)으로 검사에 최소 1~2 시간이 소요되고 현장에서 바로 결과를 알 수 없다는 한계가 있었다. 

연구팀은 이에 빛을 받아 열을 내는 소재로 빛을 조사하는 즉시 높은 열을 빠르게 내는 광열 나노소재를 활용했고 추가로 안정성 확보를 위한 고분자 복합체를 제작했다.

불안정성을 극복하기 위해 광열 나노소재를 물리적으로 붙잡을 수 있는 고분자 복합체를 제작해 이를 PCR 구동장치에 적용, 열판이 없는 소형 PCR 구동장치 개발에 성공한 것이다.

뿐만 아니라 마이크로입자 여러 개를 한 번에 진단하는 다중진단 기술을 구현해 한번의 PCR로 여러 종류의 코로나 변이 바이러스를 구분할 수 있었다. 

김상경 단장은 “추가적인 연구를 통해 이번에 개발한 초고속 PCR 기술을 올해 내 소형화하여 장소에 구애받지 않고 활용가능한 장치로 개발할 계획이다. 정확한 진단이라는 PCR의 강점을 그대로 유지하면서 편의성, 현장성, 신속성을 높여 1차 동네의원이나 약국, 더 나아가 집에서 활용할 수 있는 정밀 진단기기가 될 것으로 기대한다. 또한, PCR 기술은 감염병 외에 다양한 질병에 적용 가능한 보편적 분자진단 기술이므로 그 활용도가 더욱 높을 것이다.”라고 밝혔다.

국가과학기술연구회의 지원을 받아 실용화형 융합연구단 사업으로 수행한 이번 연구결과는 나노 소재 분야 국제학술지 ‘ACS Nano(IF: 18.027)'에 게재됐다.