다아라 매거진 _ 2017.08

기술뉴스

[Technical News] 소리, 빛, 공기방울로 초소형 세포 제어 기술 개발

간단한 공정과정, 물리적 손상 없는 높은 정밀성 보여

[Technical News] 소리, 빛, 공기방울로 초소형 세포 제어 기술 개발 - 다아라매거진 기술뉴스
진동하는 공기방울((a) 초기 상태, (b-c) 음파를 인가했을 때 진동하는 공기방울의 형상)


진동하는 공기방울로 세포와 같은 아주 작은 크기의 물체를 정밀하게 제어할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국연구재단(이사장 조무제)은 정상국 교수 연구팀(명지대)이 공기방울로 세포 등 초소형 물체를 물리적 손상 없이 효율적으로 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

세포를 분석하기 위해서는 우선 세포 분리가 필요하다. 이 때 필요한 기술은 초소형(미소물체) 제어 기술. 바이오산업의 핵심 기술로 꼽힌다. 하지만 기존 기술은 집게, 주사기 등 고체 제어기기를 사용함에 따라 세포, 조직에 물리적인 손상을 입힐 수 있다. 공정과정도 복잡하고, 정밀성도 낮은 어려움이 있다.

연구팀은 공기방울을 이용해 초소형 물체의 위치를 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 하이브리드 미소물체 제어기술로 레이저와 음파를 이용해 세포와 같은 미소한 크기의 물체들을 물리적 손상 없이 간단하고 정밀하게 제어할 수 있는 기술이다.

연구팀은 광흡수체가 코팅된 칩을 제작해 직경 3~100 마이크로미터의 다수 초소형 물체들과 함께 물에 투입한 후 빛(레이저)과 음파(스피커)에 전압을 걸어 원하는 미소물체만을 잡아 목표지점으로 옮기는 실험에 성공했다.

이 기술은 공기 방울의 이동 자유도를 대폭 개선해 칩 내 어디든 손쉽게 이동할 수 있다. 공기과정도 단순하고 2축 정밀 스테이지를 이용해 정밀한 위치 제어가 가능하다고 연구팀은 설명했다.

정상국 교수는 “이 연구는 아주 작은 세포를 제어할 수 있는 기술을 개발한 것이다. 세포 생물학 분야와 같이 세포들 간에 이뤄지는 통신에 대한 연구를 위해서는 단일 세포를 제어할 수 있는 기술이 필요하다. 이번 연구 결과가 세포 분석 전반의 효율을 높이고, 바이오산업, 의학 및 생명공학 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다”고 설명했다. 이어 정 교수는 “줄기세포 이식에 대한 연구는 가장 많은 관심을 받고 있는 연구 주제 중 하나이며 줄기세포 이식의 성공률을 결정짓는 가장 중요한 요소는 세포의 생존율이다. 이번 연구에서 제시하는 기술은 제어 과정에서 받는 세포의 손상이 적어 높은 생존율을 확보할 수 있기 때문에 이번 기술을 이용해 줄기세포를 제어하는 연구는 가치가 있을 것으로 판단된다”고 말했다.

아울러 이 기술은 미소물체가 고체 제어기기가 아닌 공기방울과 접촉하기 때문에 세포나 조직과 같은 생물학적 샘플의 손상을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 또한 사용자에게 간단한 공정과정과 간편하고 정밀한 제어 성능을 제공하기 때문에 기술 경쟁력에서 우위를 점할 수 있을 것으로 예상된다.

전 세계적으로 바이오산업 시장이 매년 기하급수적으로 성장하고 있는 추세이며 가까운 미래에는 바이오산업이 가장 큰 규모의 산업 대열에 들어설 것으로 전망돼 이 기술뿐만 아니라 전반적인 미소물체 제어 기술에 대한 수요가 증가할 것으로 예측된다.

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