PEGASUS: 독소·생물위협 신속 검출을 위한 휴대용 웨이브가이드 광학 센서

자동 샘플링 기능이 내장된 휴대용 엔지니어드 분석 센서(PEGASUS)는 미니어처 웨이브가이드 기반 광학 센서로, 혈액·물·식품·동물 시료 등에서 독소, 박테리아·바이러스 시그니처, 생물위협 물질, 백색 가루 등을 검출할 수 있습니다.

현장 운용 최적화

PEGASUS는 전문 인력이나 실험실 장비 없이도 운용 가능해 세계 오지에서도 쉽게 사용할 수 있습니다. 박테리아와 바이러스 시그니처를 구별해 적절한 치료 선택을 돕고, 환자 예후 개선과 항생제 내성 확산 감소에 기여합니다. 센서에는 최소한의 수작업으로 모든 시료가 검출에 필요한 품질을 갖추도록 하는 통합 시료 처리 장치가 포함되어 있습니다.

두 단계 검출 과정

검출은 두 주요 단계로 이루어집니다. 첫째, 마이크로플루이딕 장치에서 시료를 처리하는데, 아주 적은 시료량만 필요합니다. 둘째, 처리된 시료를 미니어처 센서에 로드해 검출을 수행합니다. 마이크로플루이딕 장치와 센서는 견고한 브리프케이스에 포장해 전 세계 어디든 휴대할 수 있습니다.

기술 원리: 평면 웨이브가이드 기반 바이오센서

장치 기술은 벤치탑 웨이브가이드 기반 광학 바이오센서에 기반합니다. 센싱 시스템은 평면 광학 웨이브가이드 표면의 매우 작은(~200nm) 필드에서 분석물질을 검출합니다. 센싱 필드를 생성하기 위해 레이저를 평면 웨이브가이드에 임계 입사각으로 결합시키면, 서로 다른 굴절률로 인해 웨이브가이드 층 사이에서 전반사가 발생합니다. 이로 인해 웨이브가이드 표면에서 에바네센트 필드가 방사되고, 여기서 형광 분자가 검출됩니다.

다양한 현장 적용 가능성

PEGASUS는 의사 사무실, 오지 진료소, 실험실에서 감염을 신속히 검출할 수 있습니다. 박테리아 감염의 경우, 감염 유형에 대한 사전 지식 없이 그람 양성·음성·불확정을 15~30분 내에 구별합니다. 또 다른 잠재적 영향은 생물감시 분야입니다. 바이오센서가 세계 오지에서 사용 가능하고 다양한 출처의 다양한 생물분자를 검출할 수 있어, 잠재적 생물위협 물질이나 발병 모니터링에 활용될 수 있습니다. 센서는 식수나 식품 원료의 생체분자 존재를 검출하고, 의심스러운 소포로 배달되거나 고속도로에 쏟아진 정체불명의 백색 가루를 식별하는 데 도움을 줄 수 있습니다.