▲ 나노구조체를 이용한 식중독균 포집 및 센싱 결과

나노종합기술원(원장 이조원, 이하 ‘기술원’)이 반도체 공정기술로 유해 식중독균을 현장에서 5분 이내로 검출이 가능한 기술 개발에 성공했다.

나노종합기술원 이경균 박사, 한국생명공학연구원 강태준 박사, 강원대학교 최봉길 교수 등 공동연구팀은 반도체 기반 Bio-MEMS 공정기술과 나노구조체(나노섬모 구조의 나노패턴) 및 박테리아 효소 감응 유전자 프로브 기술 융합을 통해 현장에서 병원성 식중독균 포집 및 실시간 검출하는 기술을 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

매년 식칼, 조마 등 조리도구와 식재료의 병원성 박테리아에 의한 감염으로 집단 식중독이 지속적으로 발생하고 있어, 현장에서 식중독균의 선별적 포집과 센싱하는 기술개발의 필요성이 높았다.

이에 연구팀은 반도체 공정기술 활용해 실생활에 적용가능한 식중독균 포집 및 센서를 개발했다. Bio-MEMS 공정 기술이 적용된 수십 나노미터 크기의 나노섬모 구조와 탄성을 지닌 폴리머 나노패턴을 이용해 물리화학적 안정성을 향상시키고, 병원성 박테리아를 포집하고 센싱하는 특성을 확보했다. 박테리아에 존재하는 효소들과 선택적으로 반응하는 형광 유전자 프로브를 통해 살아있는 박테리아를 선택적으로 검출할 수 있다.

이번 기술을 현장 식중독 검사에 적용할 경우, 다양한 주방환경에서 식중독균의 신속한 포집·분석은 물론, 나노구조에 의한 항균성능을 확보할 수 있어 식중독균의 2차 오염도 방지할 수 있음이 확인됐다.

논문을 주도한 기술원 이경균 박사는 “이번 개발된 연구성과를 기반으로 나노포집기(나노구조) 대량생산, 현장 성능평가 및 검증을 위한 추가연구를 통하여 상용화를 추진할 계획”이라고 밝혔다.

이조원 원장은 “기술원은 반도체 인프라와 나노바이오 공정기술을 활용하여 식중독 전염예방은 물론 코로나19 등 감염성 질병 검출이 가능한 나노메디컬 디바이스 상용화를 지속적으로 추진하겠다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 나노종합기술원 지원사업(나노 Open Innovation Lab 협력사업), 신진연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구성과는 국제 학술지인 ACS Nano (IF=14.588)에 2021년 3월 표지논문으로 게재됐다.