동력장치 없이 검사물질을 256배 농축해 냈다

UNIST 김태성 교수팀, 미세유체 칩 기술 개발
동력장치·화학자극 없이 증발현상만 이용해 제어

울산과학기술원 기계공학과 김태성(왼쪽) 교수와 서상진(가운데) 연구원, 하도경 연구원이 동력장치나 화학적 자극 없이도 병원균 검출이나 암세포를 진단하는데 사용할 수 있는 미세유체 칩을 개발했다. UNIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 동력장치나 화학적 자극 없이도 병원균 검출이나 암세포를 진단하는데 사용할 수 있는 미세유체 칩을 개발했다. 이 칩은 검사하기 위한 물질의 농도를 한시간만에 256배로 농축해 낼 수 있다고 연구진이 설명했다. 또한 매번 필터용 미세 박막을 새로 제작하거나 자극 조절 실패로 시료가 손상되는 등의 문제가 없다는 것이다.

울산과학기술원(UNIST)은 기계공학과 김태성 교수팀이 시료 손상 없이 미세유체칩 내부의 액체 증발 현상만으로 약물, 신경전달 물질, DNA 조각과 같은 저분자 물질의 투입을 조절할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

김태성 교수는 "이 미세유체칩 기술이 시료를 걸러내는 필터나 밸브 기능뿐 아니라 농축이나 펌프 기능도 가능한 다목적 제어 원천 기술"이라고 말했다. 또한 제1저자인 서상진 석·박사통합과정 연구원은 "이 기술은 약물, 신경전달 물질, DNA 조각. 퀀텀닷 같은 미세 물질에도 적용이 가능하다"고 설명했다.

연구진은 미세유체 칩을 원료칩과 타깃칩이 나노크기의 관으로 연결된 미세유체 칩을 제작했다. 이 칩을 사용한 결과 나노슬릿이 시료를 농축하거나 타켓칩에 시료 주입을 조절하는 밸브, 필터 등의 역할을 해 냈다. 특히 1시간 만에 원료칩 내 저분자 농도의 256배에 해당하는 농도로 시료 농축이 가능했다.

연구진은 미세유체 관 일부인 나노슬릿 관 벽면의 미세한 틈에서 액체가 증발하면 빈 공간을 메우기 위해 액체 흐름이 증발이 일어난 쪽으로 쏠리는 현상을 이용했다. 액체 속에 포함된 시료가 액체가 흐르는 방향에 따라 한곳에 모이거나 확산하게 되는 원리다. 나노슬릿 관 높이는 수 나노미터로 낮은 반면 단면 길이는 마이크로미터 단위로 길어 증발로 인한 유체 흐름 변화를 극대화할 수 있다.

증발을 조절하기 위한 습도 변화 외에는 외부 자극이 필요 없으며 나노슬릿도 크랙-포토리소그래피를 통해 쉽게 제작 가능하다. 크랙-포토리소그래피는 반도체 공정 등에서 흔히 쓰이는 포토리소그래피를 변형한 공정으로 연구진이 선행연구를 통해 개발했다.

김 교수는 "미세 유체 환경에서 저분자 전달 제어기술은 바이오 분야뿐만 아니라 에너지 합성, 담수화 분야에서도 주목받는 파급력 있는 연구"라고 설명했다. 또한 서 연구원은 "다른 분야 연구자들과의 협업을 통해 성능을 입증해 나갈 것"이라고 향후 계획을 밝혔다.

이번 연구결과는 다학제 분야의 저명한 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 2월 26일 온라인판에 게재됐다.

#UNIST #울산과학기술원 #DNA #암세포 #진단 #퀀텀닷 #병원균 #미세유체칩 #고농축 #필터용 #미세박막 #신경전달 물질
monarch@fnnews.com 김만기 기자

※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스. 무단 전재-재배포 금지