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韓 연구진, 세계 첫 코로나19 백신 '안전' 확인 장치 개발

최종수정 2021.04.12 12:00 기사입력 2021.04.12 12:00

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화학연 연구팀, 권장 온도 이상 노출시 색깔 변하는 장치 고안

한국화학연구원 바이오화학연구센터 (좌로부터) 황성연, 박제영, 탄-하오 (박사과정), 오동엽 박사가 ‘극저온 온도변화 감지장치’가 부착된 백신 모의 샘플을 들고 있다.

한국화학연구원 바이오화학연구센터 (좌로부터) 황성연, 박제영, 탄-하오 (박사과정), 오동엽 박사가 ‘극저온 온도변화 감지장치’가 부착된 백신 모의 샘플을 들고 있다.

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[아시아경제 김봉수 기자] 한국화학연구원은 코로나19 백신이 저온에서 안전하게 보관·유통되었는지 눈으로 바로 확인할 수 있는 온도변화 감지장치를 개발했다고 12일 밝혔다.


현재 코로나19 확산 방지를 위해 유통되고 있는 백신 중 화이자 백신은 영하 70도 정도의 극저온에서, 모더나 백신은 영하 20도의 저온에서 보관해야 한다. 문제는 백신이 영하의 저온에서 보관·유통되었는지 직관적으로 확인할 수 있는 방법이 없었다는 것이다. 극저온 상태에서 보관해야 하는 mRNA 백신이 상용화된 사례가 전 세계적으로 없어서 관련 연구가 이루어지지 않았기 때문이다. 기존 백신은 약하거나 비활성화된 병원균을 이용하지만, mRNA 백신은 면역 반응을 유도하는 단백질 또는 단백질 조각 생성 방법을 세포에 가르치는 원리로 작용한다. 현재 상용화된 mRNA 백신은 저온에서 보관되어야 한다는 특성이 있다.

화학연의 박제영, 오동엽, 황성연 박사팀은 백신병 옆에 특정 화합물을 담은 용기를 붙여 백신의 보관 온도 상태를 확인할 수 있는 간단한 장치를 개발했다. 에틸렌글리콜과 물을 섞은 물질을 활용했다. 이 물질은 자동차 엔진의 과열을 막아주는 냉각수로도 많이 쓰인다. 녹는점이 영하 69도로, 영하 69도 이하에서는 고체 상태를 유지하지만 그 이상의 온도에서는 녹기 시작한다.


연구팀은 이 물질의 상태를 눈으로 확인할 수 있도록 색소를 넣고, 색소가 번지는 걸 볼 수 있는 하얀 펄프 가루를 그 밑에 흡착제로 넣었다. 즉, 물질이 영하 69도 이상의 온도에 노출돼 고체에서 액체로 변하면 액체가 화합물 밑의 펄프 가루에 스며들면서 사인펜 색이 젖은 종이에 번지듯 색깔이 번지기 시작한다.


영하 70도 정도의 극저온에서 보관해야 하는 화이자 백신에 적용하면 영하 60도 이상 노출시 5분 이내에 색이 번지고, 상온(영상 20도)에 노출되면 2분 이내에 변화를 감지할 수 있다. 권장 온도보다 높은 온도에 노출된 시간이 길어질수록 색이 더 많이 번져 손쉽게 노출 정도를 알 수 있다.

에틸렌글리콜 대신 다른 화합물 ‘수크로오스(d-sucrose)’와 물을 섞으면 영하 20도에서 보관해야 하는 모더나 백신에 적용할 수 있다.


연구팀은, 유통이나 사용 과정에서 불가피하게 상온에 짧게 노출될 때는 색이 번지지 않도록 화합물의 비율을 설정했다. 권장온도 이상에서 2분 이상 노출되었을 때만 색이 번지도록 한 것이다. 에틸렌글리콜을 40%, 물을 60%의 비율로 섞으면 온도가 영하 69도보다 올라가도 고체가 바로 액체로 변하지 않고 고체와 액체가 섞여 있는 상태가 일정기간 지속되기 때문에 짧은 시간의 온도 변화로는 색이 번지지 않는다. 이 장치는 상온에 노출된 후 다시 극저온에 두어도 원래 상태로 돌아가지 않기 때문에 원천적으로 조작이 불가능하다.


이번 연구 결과는 미국화학회 학술지인 ‘ACS Omega’에 온라인에 사전 게재됐고, 3월호 표지논문으로 채택됐다.




김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr
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