POSTECH 전상민 교수팀, 식중독균 검출 위한 자기영동 크로마토그래피 개발

연구성과

POSTECH 전상민 교수팀, 식중독균 검출 위한 자기영동 크로마토그래피 개발

2013-11-25 1,201

“자석으로 식중독균 바로 검출한다?!”

POSTECH 전상민 교수팀, 식중독균 검출 위한 자기영동 크로마토그래피 개발

식중독은 흔히 여름에 발생하기 쉬운 질병으로 알고 있지만, 오히려 음식 위생에 신경을 덜 쓰게 되는 겨울에도 발생하기 쉽다. 식중독을 예방하기 위해서는 물이나 식품에 있는 식중독균을 검출하는 기술이 필요한데, 30분 만에 식중독균의 유무 여부를 눈으로 바로 확인할 수 있는 기술이 세계 최초로 개발됐다.

POSTECH 화학공학과 전상민 교수, 박사과정 권동훈 씨, 주진명 박사 팀은 시중에서 흔히 구할 수 있는 피펫^*1과 고분자용액, 그리고 산화철로 만들어진 나노입자만으로 식중독균의 유무 여부를 30분 이내에 눈으로 확인할 수 있는 자기영동 크로마토그래피^*2 기술을 개발하는데 성공했다.

지금까지 개발된 식중독균의 검출기술은 수일간 식중독균을 배양하지 않으면 검출 할 수 없어, 사고가 발생한 뒤 원인 파악에는 적용이 가능했지만 예방할 수는 없었다. 이 때문에 다양한 검사 기술들이 연구되고 있지만, 시간이나 비용 측면에서 현장에서 즉각 적용하기에는 어려운 수준에 그쳤다.

연구팀은 식중독균에만 반응하는 항체를 자성나노입자에 붙여 이 입자를 식중독균 용액에 집어넣었다. 그리고 이 용액을 피펫으로 먼저 빨아들이고, 식중독균과 섞이지 않는 고분자용액(폴리에틸렌글리콜)을 빨아들여, ‘물과 기름’ 같은 이중 용액층을 만들었다. 그 후 영구자석 위에 이 피펫을 세우면 식중독균과 결합된 자성나노입자만이 두 용액의 계면을 통과해 피펫 끝 부분에 모이게 된다.

연구팀은 식중독을 유발시키는 것으로 잘 알려진 비브리오, 살모넬라균으로 잇달아 실험했으며 낮은 농도(100 cfu/mL^{*3의 식중독균도 신속하게 검출할 수 있다는 결과를 얻었다. 물론 이외의 균 역시 항체만 있다면 얼마든지 검출이 가능하다.})

또, 이 기술은 연고 등에 사용되며 시중에서도 쉽게 구할 수 있는 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol) 용액, 그리고 자성을 가진 산화철(Fe3O4)을 사용해 비용도 크게 낮췄으며, 역시 간단하게 사용할 수 있는 피펫을 이용할 수 있어 일반인들도 사용할 수 있다는 장점을 가졌다. 그렇기 때문에 식중독 사고 예방이 무엇보다 중요한 학교 등의 급식소, 개인 식당에서의 활용 역시 기대된다.

특히 아무런 전기적 장치를 사용하지 않고 비용이 저렴하다는 점에서 식중독 사고가 빈번하게 일어날 뿐 아니라, 수질오염이 심각한 저개발국가에서도 활용할 수 있는 적정기술(appropriate technology)^{*4로도 평가할 수 있다.}

연구를 주도한 전상민 교수는 “현재 식약처나 연구기관에서 수행하는 역학조사 등에서는 바로 적용할 수 있을 정도로 정확성이나 신속성에서 높은 평가를 얻은 연구로 저개발국의 식중독 예방 등에 활용할 수 있다는 것이 큰 장점”이라면서도 “중간 과정이 일반인들에게는 생소할 수 있어 이 과정을 좀 더 간단하게 하면 작은 개인 식당에서도 얼마든지 사용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

연구팀은 이 연구결과를 토대로 일반인들도 사용할 수 있는 방안을 마련하는 한편, 입자에 금속을 씌워 민감도를 더욱 향상시키는 후속연구를 수행할 예정이다.

한편, 이 연구성과는 애널리티컬케미스트리(Analytical Chemistry)지에 게재되었으며, 식품의약품안전처의 기후변화대응 식품안전관리 연구사업단의 지원으로 수행됐다.

1. 피펫 (pipette)

일정량의 액체를 취해 다른 곳으로 옮길 때 사용하는 가늘고 긴 실험기구로 스포이드가 가장 단순한 형태의 피펫이다. 용도에 따라 다양한 종류가 있다.

2. 크로마토그래피

각 시료별 이동속도 차이를 이용해 혼합물의 분리하는 방법으로 검정 수성 사인펜으로 글씨를 쓴 종이에 물이 묻어 사인펜이 번지면, 검은색이 번지는 것이 아니라 파란색이나 빨간색 등의 여러 색이 퍼져 있는데, 이는 색소별 이동속도가 다르기 때문이다. 이러한 방식을 이용해 다양한 물질을 분리해 낸다.

3. cfu/mL (Colony Forming Unit / milliliter)

세균의 농도 단위로 세균을 배양시켰을 때 생기는 콜로니의 개수를 바탕으로 세균의 개수를 추정한 단위를 말한다.

4. 적정기술

해당 기술이 사용되는 사회 공동체의 정치적, 문화적, 환경적 조건을 고려해 그 지역에서 지속적인 생산과 소비가 가능하도록 만들어진 것으로 삶의 질을 궁극적으로 향상시킬 수 있는 기술을 말한다.

※ 그림설명