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일반 피젯 스피너 장난감(좌) 과 진단용 스피너(우). 한손으로 중앙를 잡고 다른 손으로 스피너의 날개를 회전시켜 작동한다.

[아시아경제 황준호 기자] 손가락으로 피젯스피너를 돌리듯이 몇 바퀴 돌리면 2시간 이내에 세균성 감염 질환의 감염과 내성 여부까지 알 수 있는 진단 기기가 개발됐다. 개당 600원으로 비용까지 저렴해 개발도상국의 세균성 감염 질환 확대를 예방하고 항생제 오남용을 막는데 기여할 것으로 예상된다. 기초과학연구원은 18일 조윤경 첨단연성물질 연구단 그룹 리더의 연구팀의 연구 결과에 대해 이같이 밝혔다.

기존의 세균 검출 과정(위)과 진단용 스피너(아래)

연구팀은 장난감인 '피젯 스피너'를 닮은 수동 세균성 감염 질환 진단 기구를 개발했다. 피젯 스피너는 적은 힘으로도 오랫동안 회전하는 장난감이다. 연구진은 이에 착안해 손으로 돌리는 미세유체칩을 구현했다.

연구진은 회전으로 병원균을 농축한 다음, 세균 분석과 항생제 내성 테스트를 순차적으로 수행하도록 기구를 설계했다. 진단용 스피너에 소변 1 ml를 넣고 1~2회 돌리면 필터 위에 병원균이 100배 이상 농축된다. 이 필터 위에 시약을 넣고 기다리면 살아있는 세균의 농도를 색깔에 따라 육안으로도 판별할 수 있고, 추가로 세균의 종류도 알아낼 수 있다.

세균 검출 후에는 세균이 항생제에 내성을 가졌는지도 확인할 수 있다. 같은 진단용 스피너에 항생제와 섞은 소변을 넣고 농축시킨 뒤, 세균이 살아있는지 여부를 시약 반응으로 확인한다. 이 과정은 농축에 5분, 반응에 각각 45분이 걸려 2시간 내에 감염과 내성 여부를 모두 진단할 수 있다.

연구진은 인도 티루치라팔리 시립 병원에서 자원자 39명을 대상으로 병원의 배양 검사와 진단 스피너 검사를 각각 진행해 세균성 질환을 진단했다. 이 결과 병원에서 배양이 되지 않았던 세균까지 검출에 성공했다.

환자 샘플로부터 중앙연구소에서 세균 배양을 통해 검사한 결과와 진단용 스피너를 이용한 세균 검출 결과다. 진단용 스피너 진단 결과가 표준 배양 검사와 일치할 뿐 아니라, 배양이 되지 않았던 세균까지 검출에 성공했다.

세균성 감염질환은 복통, 유산, 뇌졸중 등 다양한 증상으로 나타난다. 감염성 질환 진단은 보통 하루 이상 걸리는 배양 검사가 필요하다. 개발도상국이나 후진국의 경우 검사에만 최대 일주일 정도가 소요기도 한다. 이에 따라 작은 의원 같은 곳에서는 증상만으로 항생제를 처방한다. 하지만 맞지 않는 항생제를 사용하면 세균이 항생제에 내성을 가지면서 점점 더 높은 단계의 항생제가 필요해진다. 1단계 항생제는 500원에 불과하지만 4단계 항생제는 100만원에 달한다.

연구를 이끈 조윤경 그룹리더는 "항생제 내성검사는 고난도인데다 현대적인 실험실에서만 가능했는데, 이번 연구로 빠르고 정확한 세균 검출이 가능해져 오지에서 의료 수준을 증진시킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 공동 제1저자인 아이작 마이클 연구위원은 "진단용 스피너는 개당 600원으로 매우 저렴하고 비전문가도 사용할 수 있다"고 덧붙였다.

이번 연구결과는 국제 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'에 19일 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr

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