자기부상을 활용한 시스템으로 공기중 바이러스 조기 탐지 가능

2023년 8월 4일

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작성자: Matt Davenport, 미시간 주립대학교

미시간주립대학교와 브리티시컬럼비아대학교 연구진이 고속열차와 동일한 기술을 이용해 공기 중 바이러스를 빠르고 저렴하게 탐지할 수 있는 시스템을 개발했다.

연구팀은 자기부상이라고 알려진 기술을 사용하면 공기에서 바이러스를 쉽게 수집하고 농축하여 향후 호흡기 질환 발병을 예방할 수 있음을 보여주었습니다. 연구진은 ACS Nano 저널에 연구 결과를 발표했습니다.

MSU 방사선과 및 정밀 건강 프로그램 부교수인 Morteza Mahmoudi는 "바이러스에 대한 실시간 관리와 실시간 예측을 갖추는 것이 매우 중요합니다."라고 말했습니다. "우리가 개발한 것은 우리와 다른 이해관계자들이 우리가 숨쉬는 공기 중의 다양한 유형의 바이러스에 대한 더 많은 정보를 얻는 데 도움이 될 수 있는 시스템입니다."

UBC 오카나간 캠퍼스 연구팀을 이끌었던 공과대학 조교수인 세피데 팍포어(Sepideh Pakpour)는 "이것은 전염병이 발생하기 전에 환경이 오염되었는지 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다"라고 말했습니다.

팀의 새로운 기술은 조기 경고 시스템 역할을 하는 것 외에도 보건 공무원과 전염병학자가 공공 장소에서 바이러스에 대한 노출을 더 잘 추적하고 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Pakpour와 Mahmoudi는 Walsh Foundation과 New Frontiers in Research Fund의 지원을 받아 2018년에 호흡기 바이러스에 자기 부상(자기 부상)을 적용하는 이 프로젝트를 처음 시작했습니다. 하부 호흡기 감염의 거의 절반은 사람들이 실내에서 숨을 쉬는 바이러스에 의해 발생한다고 연구진은 보고서에 썼습니다.

그러나 코로나바이러스 대유행이 시작되고 그것이 공기 중 바이러스에 의해 발생했다는 사실을 알게 되자 그들은 노력을 배가해야 한다는 것을 깨달았습니다. 연구팀은 개념 증명 보고서에서 H1N1 인플루엔자 및 박테리오파지 MS2로 알려진 박테리아를 감염시키는 바이러스와 함께 코로나19를 유발하는 비활성화된 코로나바이러스 버전을 사용했습니다.

시스템은 먼저 공기 샘플을 수집한 다음 자기 부상이 바이러스를 다른 입자와 분리하는 유체에 샘플을 주입합니다. 분리 및 정제된 바이러스 내용물은 몇 분 안에 식별을 위해 다른 표준 분석 기술로 전달됩니다. 이 접근 방식은 매우 간단하여 병원이나 공항 등 다양한 환경에서 비전문가도 사용할 수 있다고 연구진은 말했습니다.

팀은 기술을 개선하는 동시에 기술 상용화를 위한 첫 단계를 밟고 있습니다.

다운스트림 기술을 통해 샘플에 어떤 바이러스가 있는지 식별할 수 있지만 팀의 향후 목표 중 하나는 자기 부상 단계를 개선하여 서로 다른 바이러스를 자체적으로 구별하는 것입니다. 연구원들은 또한 기술의 감도를 높이고 더 낮은 농도에서 공기 중의 바이러스를 탐지하기 위해 노력하고 있습니다.

그럼에도 불구하고 팀은 초기 작업에서 달성할 수 있었던 성과와 다른 연구자가 수행할 수 있는 작업에 대해 매우 기뻐하고 있습니다.

Mahmoudi는 "질병 탐지 및 바이러스 정화를 위해 자기 부상을 사용하는 것은 새로운 것이며 다양한 분야에 응용할 수 있는 가능성이 있습니다"라고 말했습니다. "이것은 분석 생화학에 근본적으로 새로운 방향을 제시합니다."

자기 부상은 이름에서 알 수 있듯이 자석을 사용하여 중력이 아래쪽으로 당기는 현상에 대응합니다. 자기 부상 열차는 선로 위에 떠 있으며 접촉 마찰의 영향을 받지 않고 시속 200마일 이상의 속도를 달성할 수 있습니다. 자기 부상 열차는 수십 년 동안 존재해 왔지만 생물학에서 자기 부상을 사용하는 것은 최근의 일입니다.