국내 연구진, 음성인식만으로 바이러스 핵산 추출 시스템 개발

감염 가능성 원천 차단

(사진제공=한국보건산업진흥원)

한국보건산업진흥원은 서태석 경희대학교 화학공학과 교수 연구팀이 스마트폰 앱으로 음성을 인식해 작동되는 바이러스 진단 마이크로 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

서 교수 연구팀이 개발한 진단 시스템은 음성 명령을 통해 인간의 간섭 없이도 핵산 추출 과정을 자동으로 수행할 수 있도록 설계됐다. 검사자의 감염 가능성을 원천 차단하고 보호하는 데 앞장설 것으로 기대된다.

바이러스 핵산 추출은 마이크로리터(㎛, 1/100만 m) 규모의 여러 시약을 정밀하게 조작해야 하는 어려움이 있다. 또한 복잡한 튜빙 및 펌핑 시스템이 필요해 수율과 재현성이 낮아 가장 어려운 작업 중 하나다. 서 교수는 “수율과 재현성이 낮은 문제를 해결하기 위해 기존에는 부피가 큰 장비와 전문가가 항상 투입됐다”고 설명했다.

연구팀이 개발한 휴대용 바이러스 진단 마이크로시스템은 음성인식 앱을 통해 핵산 추출 과정에서 사람 접촉 과정을 크게 줄일 수 있다. 서 교수는 “바이러스 진단 시스템에 음성인식 기능을 적용하면 환자 시료의 유출이나 오염된 장갑 등 예상하지 못했던 잠재적 감염으로부터 작업자를 보호할 수 있다”고 강조했다.

휴대용 바이러스 진단 마이크로시스템은 손바닥 크기로 개발했다. 시스템 내부에는 핵산 추출 칩, 공기 라우터, 공기 펌프 모터로 압력 및 진공 라인을 제작해 소형화한 형태로 마이크로 컨트롤러와 조립했다. 사용자가 음성으로 명령하면 스마트폰이 이를 수신해 블루투스로 마이크로 컨트롤러에 전달한다.

서 교수는 “통합 마이크로 디바이스 기능이 시작되면 시료 용액, 세척, 용액 유체 조작 등이 수행돼 1분 이내로 핵산 추출 과정이 완료된다”며 “휴대용 배터리나 기존 스마트폰 충전기로 충전할 수 있어 낮은 전력 소비만 요구한다”고 밝혔다.

이어 “코로나바이러스 시료 전처리 과정뿐만 아니라 특정 유전자 증폭과 검출 등 분자 진단 전 과정을 단순한 스마트폰 음성 명령으로 수행될 수 있는 통합형 미세 유체 시스템을 개발 중이다. 질병통제센터 뿐만 아니라 노인과 장애인들도 손쉽게 집에서 자가 진단할 수 있는 플랫폼이 될 것”이라며 후속 연구 계획을 밝혔다.

한편, 이번 연구는 보건복지부와 보건산업진흥원이 지원하는 보건의료 R&D 사업(감염병 예방·치료 기술개발)을 통해 수행됐으며, 국제 과학 학술지인 ACS Sensors 저널에 최근 게재됐다.