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생체 시료의 미세한 고유 정보를 해석할 수 있는 테라헤르츠(THz)파를 이용해 코로나19 변종 바이러스를 정확하게 판별하는 새로운 기술이 개발됐습니다.

한국과학기술연구원(KIST)은 센서시스템연구센터 서민아·송현석 박사(공동교신저자) 연구팀이 고감도 비표지식(Label-free·바이러스 성질을 바꾸지 않는 판별법) 테라헤르츠 메타물질 센서를 통해 코로나19 단백질 단위체를 판별하는 진단 기술을 개발했다고 오늘(22일) 밝혔습니다.
 
코로나19 바이러스가 포함된 베타코로나바이러스 속(genus)의 바이러스들은 82% 이상 유사한 아미노산 배열을 보유하고 있어서 이를 신속하게 검출·진단할 수 있는 기술을 개발한다면 감염병 전파를 조기에 차단하고 의료 현장의 부담을 낮출 수 있습니다.

하지만 현재 코로나19 진단에 활용하는 유전자증폭(PCR) 검사는 정확성이 높지만 진단 시간이 4시간 이상으로 길고, 신속항원검사는 진단에 20분 내외가 걸리지만 비슷한 단백질 구조를 갖는 시료는 잘 구별하지 못해 정확도가 낮다는 문제점이 있습니다.

연구팀이 활용한 테라헤르츠파는 생체분자의 고유 진동에 민감하게 반응해 생체시료의 미세한 차이점까지 해석할 수 있는 장점이 있지만 생체 시료의 미세한 변화를 상온에서 관찰하기는 어렵다는 단점이 있는 데 연구팀은 전자기파의 특정 대역에서 신호를 증폭시키는 메타물질을 활용해 시료의 고유 정보가 반영된 테라헤르츠 광신호를 민감하게 측정할 수 있는 생체 분자 진단 플랫폼을 만들었습니다.
 
연구팀은 "수 분 이내로 단위체의 검출, 전하량, 극성, 소수성 지표와 같은 시료 특성과 양을 추론할 수 있었다"며 "아미노산 단위의 변화를 감지해 유사한 구조를 갖는 변이 바이러스들을 특정하는 데 활용할 수 있었다"고 설명했습니다.

연구팀은 "이번에 개발된 테라헤르츠 시스템이 소형화된다면 이동식 검사가 가능해 다양한 감염병에 대한 즉각적인 대처가 가능할 것"이라며 기대했습니다.

이번 연구는 국제학술지 '바이오센서스 앤드 바이오일렉트로닉스'(Biosensors and Bioelectronics) 최신 호에 게재됐습니다.