그래핀 기술로 5분 내 코로나19 신속·정밀 탐지

연구진은 가장 강하고 얇은 소재 중 하나인 그래핀을 이용해 실험실 실험에서 SARS-CoV-2 바이러스를 탐지했습니다. 이 발견은 코로나19와 변종 바이러스 대응에 잠재적 응용 가능성이 있습니다.

항체 결합 그래핀 시트의 원자 진동 변화 측정

실험에서 연구진은 우표 두께의 1/1000 이상인 그래핀 시트에 코로나바이러스 스파이크 단백질을 표적하는 항체를 결합시켰습니다. 그런 다음 인공 타액에서 코로나 양성·음성 샘플 및 메르스(MERS-CoV) 등 다른 코로나바이러스 존재 시 항체 결합 그래핀 시트의 원자 수준 진동을 측정했습니다.

양성 샘플에서만 진동 변화, 라만 분광기로 5분 내 확인

항체 결합 그래핀 시트 진동은 코로나 양성 샘플 처리 시 변했지만 음성 샘플이나 다른 코로나바이러스에서는 변하지 않았습니다. 라만 분광기로 측정한 진동 변화는 5분 이내에 뚜렷이 나타났습니다.

그래핀의 독특한 특성이 센서 구현 가능케 해

'꿈의 소재'라 불리는 그래핀은 단일 원자 두께 탄소 소재로, 탄소 원자들이 화학 결합으로 묶여 탄성과 움직임으로 공진 진동(포논)을 생성하며 이는 매우 정확하게 측정 가능합니다. SARS-CoV-2 분자 같은 분자가 그래핀과 상호작용하면 이 공진 진동이 매우 특이하고 정량 가능한 방식으로 변합니다.

단일 원자 두께로 분자 상호작용 민감도 극대화

그래핀이 한 원자 두께라 표면 위 분자는 상대적으로 거대해 전자 에너지에 특이적 변화를 일으킵니다. 이 실험에서 연구진은 그래핀을 항체로 개질해 본질적으로 SARS-CoV-2 스파이크 단백질에만 반응하도록 보정했습니다. 이 방법으로 그래핀은 코로나19 변종 탐지에도 비슷하게 활용 가능합니다.