실내 공기에 유해한 바이러스가 있는지를 5분마다 점검해 알람으로 알려주는 기술이 나와 학계의 주목을 받고 있다.

코로나 대유행 당시 필요성이 대두됐지만 기술적 한계로 인해 시도되지 못했던 꿈의 기술이 마침내 현실화된 것. 전문가들은 향후 공중보건의 획기적 전환점이 될 것으로 기대하고 있다.

현지시각으로 10일 네이쳐지(Nature Communications)에는 공기중 바이러스 모니터링 장치에 대한 연구 결과가 게재됐다(10.1038/s41467-023-39419-z).

공기 중에 바이러스를 점검해 위험을 알리는 기술은 코로나 대유행이 시작된 이래 의학계와 과학계 모두가 간절히 원하던 사안이다.

하지만 공기를 균일하게 샘플링 하는 것조차 매우 오랜 시간과 숙련된 인력이 필요한데다 코로나 등 바이러스의 유무를 파악하는 분자진단 또한 접근하지 않았덩 방식이라는 점에서 개발에 어려움을 겪고 있던 상황.

결국 모두가 원하지만 아무도 할 수 없는 기술적 격차가 있었던 셈이다.

하지만 워싱턴대 라잔(Rajan Chakrabarty) 교수가 이끄는 다기관 연구진이 마침내 이 기술 개발에 성공하면서 꿈의 기술은 현실로 다가왔다.

이 기술의 기반은 같은 대학 신경과 교수인 존(John Cirrito)의 아이디어가 기반이 됐다.

존과 의대 연구진이 알츠하이머병의 바이오마커로 아밀로이드 베타를 감지하는 미세면역전극(MIE) 바이오센서를 개발한 것이 기초가 됐기 때문이다.

이 기술을 접한 라잔 교수 등은 이를 코로나 바이러스(SARS-CoV-2) 감지에 활용할 수 있는지를 연구하기 시작했고 마침내 아밀로이드 베타를 인식하는 항체를 코로나 바이러스의 단백질을 인식하는 나노바디로 변환하는데 성공했다.

존 교수는 "나노바디 기반의 전기화학적 접근은 시약이나 분자진단 단계가 필요하지 않기 때문에 바이러스를 더 빨리 탐지할 수 있다"며 "구형파 전압 전류법 기술을 활용해 코로나 바이러스 표면의 티로신의 산화를 유도해 바이러스 양을 측정할 수 있다"고 설명했다.

이에 따라 라잔 교수와 존 교수는 이를 습식 사이클론 기술을 기반으로 작동하는 공기 샘플러에 통합했다.

이후 매우 빠른 속도로 실내 공기를 흡입하는 샘플러에 원심력 가동 장치를 부착해 바이러스 에어로졸을 가두는데 성공했다.

이렇게 가둔 바이러스 에어로졸을 별도의 자동 펌프를 통해 나노바디 기반의 바이오센서로 보내 바이러스의 유무와 농도를 체크하는 것이 이 기술의 핵심이다.

라잔 교수는 "지금까지 공기 중 에어로졸 감지 기술이 실패했던 것은 실내 공기 내에 바이러스 수준이 너무 희석돼 종합 효소 연쇄반응(PCR) 단계까지 갈 수 없었기 때문"이라며 "결국 건초더미에서 바늘을 찾는 것과 유사했다는 의미"라고 지적했다.

그는 이어 "하지만 고도화된 습식 사이클론 기술을 기반으로 바이러스 에어로졸을 매우 빠른 유속으로 흡입하고 가두는데 성공하면서 5분만에 바이러스를 검출하는데 성공했다"고 강조했다.

실제로 이 기기는 분당 약 1000리터의 유속으로 공기를 빨아들이면서 5분만에 공기 중 코로나 바이러스를 검출하는데 성공했다.

이 기기를 지속적으로 켜놓는다면 5분마다 실내 공기 중에 코로나 바이러스가 퍼졌는지를 체크해 알람을 줄 수 있다는 의미다.

라잔 교수는 "바이러스 에어로졸을 가두고 검출하는 기반 기술이 완성된 만큼 나노바디의 변형에 따라 코로나 바이러스를 넘어 인플루엔자, 아데노 등 일상적인 바이러스를 검출하는 기술로도 변형이 가능하다"며 "향후 공중보건에 큰 역할을 하게 될 것"이라고 밝혔다.