KAIST 박제균 교수, 식중독균 즉석 확인 압축종이 검사봉 개발

리트머스 시험지처럼 압축종이로 만든 검사봉을 시료에 담그는 방법으로 살모넬라균과 병원성 대장균(O157:H7) 같은 식중독균을 즉석에서 검사할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 바이오 및 뇌공학과 박제균 교수팀은 23일 니트로셀룰로스(NC) 성분 종이를 압축해 액체 흡수 속도를 조절하고 여기에 살모넬라균과 병원성대장균 항체를 검사선(test line)에 배치, 연쇄반응으로 균을 검출하고 결과를 색깔 변화로 확인할 수 있는 압축종이 검사봉을 개발했다고 밝혔다.

식중독균 즉석 검사용 압축종이 검사키트. (1)은 압축되지 않은 니트로셀룰로스 종이, (2)는 압축돼 있어 액체 흡수속도가 (1)보다 느림, (3)은 강하게 압축돼 액체가 흡수되지 않는 칸막이 역할을 함. A와 B 부분에는 각각 병원성 대장균 O-157 항체와 살모넬라균 항체가 결합된 금나노입자가 있어 식중독균과 항원항체반응을 함. 식중독균이 있으면 A, B 부분 끝의 검사선에 선이 하나 나타남.[KAIST 제공]

병원성 대장균이나 살모넬라, 황색포도상구균 등은 대표적인 식중독 유발 균으로 기온이 올라가는 여름철 심각한 공중보건 문제를 야기한다.

이런 균을 검사하기 위해 중합효소연쇄반응(PCR) 검사법 등 다양한 방법이 개발됐으나 별도의 전문 장비가 필요해 즉석에서 검사결과를 알 수는 없었다.

박 교수팀은 이 연구에서 니트로셀룰로스 종이를 부분적으로 압축해 액체가 흡수되는 속도를 조절한 검사봉을 한번 시료에 담그면 여러 단계의 식중독균 검출반응이 순차적으로 일어나면서 식중독균 감염 여부를 즉시 색깔 변화로 표시해주는 압축종이 검사봉을 개발했다.

검사봉은 종이 압축 정도에 따라 액체 흡수속도가 다른 3개 채널로 나뉘어 있다. 종이를 많이 압축할수록 내부 구멍 크기가 작아져 흡수속도가 느려진다.

1채널 윗부분에는 병원성 대장균 항체가 결합된 금 나노입자가, 3채널 윗부분에는 살모넬라균 항체가 결합된 금 나노입자가 각각 들어 있고, 1채널과 3채널 아랫부분에는 항원항체반응 신호를 강화해 색깔 변화로 나타나게 하는 신호증폭제 금나노입자가 들어 있다.

검사봉을 식중독균 검사시료에 담그면 압축되지 않은 종이로 된 2채널을 따라 물과 균이 빠르게 흡수되면서 1채널과 3채널 끝에 있는 병원성 대장균 항체 금나노입자 및 살모넬라 항체 금나노입자와 각각 반응한다.

이어 아랫부분이 압축된 1채널과 3채널로 용해된 신호증폭제 물과 신호강화용 금나노입자가 서서히 흡수돼 올라가면서 항원항체반응 신호를 증폭 확대해 검사선에 나타나는 색깔 변화로 식중독균 감염 여부를 알 수 있다.

연구진은 시료 속에 병원성 대장균이나 살모넬라균이 있으면 검사봉의 각 채널 끝 검사선에 선이 하나 나타난다며 검사봉의 채널 수를 늘리면 한 번에 더 많은 종류의 식중독균을 즉석에서 검사할 수 있다고 설명했다.

박 교수는 "이 방법은 검사에 여러 단계의 반응이 필요하고 즉석에서 결과를 확인할 필요가 있는 검사에 폭넓게 적용할 수 있다"며 "현재 이 방법을 식중독균 5가지를 검사할 수 있는 검사키트에 적용, 실용화하는 연구를 하고 있다"고 말했다.

농림축산식품부 유해생물 위생관리기술 개발사업과 미래창조과학부 중견연구자지원사업으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '분석화학'(Analytical Chemistry, 3월 15일자) 온라인판에 게재됐다.(연합)