아주대 연구진, 빛 산란 기반 항생제 진단기술 개발

신속·정확한 항생제 효능 판별

아주대학교 연구진이 빛의 산란 특성을 활용한 광기술을 통해 미생물의 활성과 성장을 정밀하게 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

아주대 연구팀이 연구해온 레이저 스페클 영상 기술을 통한 항생제 효과 조기 진단 기술 모식도. 아주대학교

아주대는 물리학과 윤종희 교수와 생명과학과 이창한 교수 공동연구팀이 빛의 산란 특성을 활용해 정밀하고 빠른 항생제 효과 진단 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

현재 항생제의 효과를 진단하는 방법으로는 '항생제 디스크 확산법'이 가장 많이 활용되고 있다. 이 방법을 활용하면 항생제에 의한 세균의 성장 억제를 눈으로 직접 확인할 수 있으나 24~48시간의 배양 시간이 필요해 빠른 항생제 처방이 어렵다는 한계를 지니고 있다.

이에 환자가 감염된 세균에 효과적으로 대응할 수 있는 항생제를 빠르게 선별할 수 있는 기술 필요성이 제기돼왔고, 아주대 연구팀은 항생제 선별 기술 중 '빛의 산란'을 활용한 레이저 스페클 영상(laser speckle imaging) 기술에 주목했다.

레이저 스페클 영상은 매질 내 발생하는 빛의 산란에 의해 상쇄·보강 간섭이 일어나 발생하는 레이저 스페클을 측정하는 기술이다.

해당 기술을 항생제 효과 진단에 활용하려는 시도는 이뤄졌으나, 고정된 위치에서 한 샘플의 레이저 스페클 영상을 촬영해야 하는 문제로 실제 의료환경에 적용되지는 못했다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 광학 디퓨저를 활용해 여러 스페클 조명을 만들고 수초 내 영상 촬영만으로 미생물의 활성을 파악할 수 있는 기술을 개발했다.

이를 통해 항생제 효과에 의해 미생물의 활성이 억제되는 영역을 정확히 측정하고 3시간 이내 항생제 효과를 진단할 수 있음도 확인했다.

윤 교수는 "빛의 산란 특성은 미생물 종류에 영향을 받지 않기 때문에 다양한 종류의 미생물과 항생제 효과 진단에 적용할 수 있다"면서 "앞으로 그 응용 범위가 더 넓어질 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 저명 학술지 '저널 오브 바이올로지컬 엔지니어링' 7월호에 게재됐다.

임춘한 기자 choon@asiae.co.kr