한국생명공학연구원 고경철 박사와 성균관대학교 권오석 교수 공동 연구팀이 기존 PCR보다 4배 빠르고, 감지 민감도는 10배 높은 초고속 디지털 PCR 유전자 진단 기술을 개발했습니다.

이 기술은 플라즈모닉 광열 기반 디지털 PCR로, 플라즈모닉 나노필름을 이용해 레이저로 순간적인 가열을 구현하는 것이 핵심입니다.

연구팀은 나노 단위의 금속 구조체와 고효율 광열물질을 조합해 반응 효율을 극대화하고, 기존 방식의 한계였던 느린 열순환과 높은 비용 문제를 동시에 해결했습니다.

기존 PCR 기술은 온도 상승과 하강을 반복해야 해 분석 시간이 1시간 이상 걸리고, 장비가 크고 고가라 병원 외 현장 적용이 어려웠습니다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 빛을 열로 바꾸는 플라즈모닉 금속 나노필름을 기반으로 했습니다.

여기에 열전환 속도가 뛰어난 OPE(올리고페닐렌-에틴) 물질을 도입해 유전자 증폭에 필요한 온도 변화 속도와 정밀도를 크게 향상시켰습니다.

실제 실험에서는 충치균, 치주염균 등 4종의 세균 유전자를 동시에 진단했으며, 유전자 증폭에 단 14분, 결과 판독까지 총 23분밖에 걸리지 않았습니다.

감지 민감도는 극미량의 유전자만으로도 검출이 가능해 기존 PCR 방식에 비해 약 4배 빠르고, 10배 더 민감한 수준을 보였습니다.

이 기술은 치주질환뿐 아니라 식중독균, 코로나19 같은 감염병, 암 유전자 변이 진단, 항암제 반응 예측 등 다양한 임상 및 바이오헬스 분야에 폭넓게 활용될 전망입니다.

검사 속도와 정밀도가 동시에 향상돼 응급의료, 치과진료, 원격의료, 약물 스크리닝 등에서도 파급 효과가 기대됩니다.

이번 성과는 미국화학회 나노기술 분야 국제학술지 ACS Nano 7월호에 실렸으며, 기술은 민간기업 SNBTech에 이전돼 상용화도 추진 중입니다.

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