국내 연구진이 식중독균 검사 시간을 6시간에서 1분으로 획기적으로 단축하는 초고속 바이오센서 기술을 개발했다. 이 기술은 액정의 민감한 분자 배열 변화를 활용하여 극미량의 세균 존재를 즉각적으로 감지한다. 상용화 시 식품 안전, 의료 진단, 환경 모니터링 등 다양한 분야에 즉각적인 오염 감지 능력을 제공할 것으로 기대된다.

매년 발생하는 식중독 사고는 식품 안전에 대한 지속적인 경각심을 요구한다. 현재 식중독의 주요 원인균 중 하나인 살모넬라를 확인하는 데에는 최소 6시간의 시간이 소요된다. 이는 신속한 대응과 확산 방지에 있어 상당한 제약으로 작용하며, 더욱 빠르고 정확한 검출 기술의 필요성을 시사한다.

▲ 식중독 검사 시간 단축의 필요성

기존 식중독균 검출 방식은 시간 지연으로 인해 오염원을 신속하게 파악하고 대응하는 데 한계를 보여왔다. 특히 대규모 식중독 발생 시, 검사 시간의 지연은 확산 범위를 넓히고 추가적인 피해를 야기할 가능성을 높인다. 따라서 실시간에 가까운 검출 능력은 식품 유통 및 소비 과정 전반의 안전성을 강화하는 데 필수적이다.

▲ 액정 기반 바이오센서 원리 및 기술 개발

포항공대, 서울대, 국립군산대 공동 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 외부 자극에 민감하게 반응하는 액정의 특성을 활용한 초고속 바이오센서 기술을 개발했다. 이 기술은 글루탐산과 아스파트산과 같은 두 아미노산이 살모넬라, 포도상구균, 대장균 등 특정 박테리아 부산물과 결합하여 형성하는 복합체가 액정 표면에 강하게 흡착되는 원리를 이용한다. 이러한 결합은 액정의 분자 배열에 변화를 일으켜 광학 신호를 증폭시키고, 이를 통해 세균의 존재를 시각적으로 명확하게 구별할 수 있게 한다. 연구팀은 개발된 시스템을 통해 극미량의 살모넬라균도 1분 이내에 감지하는 데 성공했으며, 이는 기존 6시간 이상 소요되던 검사 시간을 획기적으로 단축한 결과이다.

▲ 기대 효과 및 향후 전망

이번 연구에서 개발된 초고속 바이오센서 기술은 상용화될 경우 식품 공정에서의 즉각적인 오염 감지, 병원에서의 신속한 환자 진단, 그리고 환경 모니터링에서의 실시간 오염 추적 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 복잡한 장비 없이 빛의 변화만으로 세균을 확인할 수 있다는 점은 의료 기반이 부족한 지역에서도 활용될 수 있다는 점에서 공중 보건 향상에 기여할 잠재력이 크다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스트 사이언스'에 게재되어 그 과학적 가치를 인정받았으며, 김영기 교수는 이 기술이 차세대 액정 기반 센서 분야 전반에 폭넓게 적용될 수 있을 것이라고 밝혔다.