고승환 교수 이달의 과학기술인상…동물실험 대체할 ‘장기칩’ 미래 열어

3D프린터처럼 장기칩 제작 가능
‘네이처 머티리얼스’에 논문 실려

이달의 과학기술인상을 수상한 고승환 서울대 기계공학부 교수. /서울대학교 제공

과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국연구재단은 올해 11월 이달의 과학기술인상 수상자로 고승환 서울대 기계공학부 교수를 선정했다고 밝혔다.

2일 과기정통부에 따르면 고 교수는 신약 개발 과정에서 동물실험을 대체하기 위해 쓰이는 ‘장기칩(Organ-On-a-Chip)’ 제작 효율을 크게 개선하는 기술을 개발한 공로를 인정받았다. 장기칩은 인간 장기의 미세한 구조를 재현한 3차원 칩에 실제 세포를 배양해 특정 장기의 기능과 특성을 구현한 진단기기다.

기존 장기칩은 준비된 틀에 실리콘 기반의 투명 탄성체(폴리디메틸실록산·PDMS)를 부어 굳히는 ‘몰딩 방식’으로 만들었다. 굳지 않은 콘크리트를 거푸집에 부어 공사용 자재를 만드는 식이다. 장기칩 형태를 새긴 틀을 따로 만들어야만 장기칩을 만들 수 있는 방법이기 때문에 시간과 비용이 많이 들었다.

이에 고 교수 연구팀은 PDMS를 레이저로 깎아 원하는 형태를 만들 수 있는 ‘레이저 직접 가공법’을 고도화시키기로 했다. 이 방법을 쓰면 장기칩 틀을 따로 만들 필요가 없고 PDMS가 굳을 때까지 기다리지 않아도 돼 시간과 비용을 크게 절약할 수 있다.

고 교수 연구팀이 세계 최초로 개발한 ‘3차원 미세패터닝 제작 기술’은 3D 프린터처럼 원하는 모양을 쉽고 빠르게 만들 수 있는 PDMS 가공법이다. 불투명한 PDMS보다 투명한 PDMS가 레이저로 가공하기 더 좋다는 점을 활용해 기술을 완성했다.

고 교수 연구팀은 레이저로 장기칩 소재를 깎아내는 방식이기 때문에 표면가공 효율과 정밀도가 매우 높다고 설명했다. 고 교수는 “앞으로 미세유체 채널과 세포배양칩 등 다양한 바이오 디바이스 제작에 이 기술이 활용될 것을 기대한다”고 말했다

고 교수 연구팀 성과는 지난 2021년 1월 국제 학술지 ‘네이처 머티리얼스’에 게재됐다. 학술지 권위를 판가름하는 기준인 임팩트 스코어(Impact score)는 지난해 기준 46.656점으로 세계 최고 수준이다.

이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 뽑아 과기정통부 장관상과 상금 1000만 원을 수여하는 상이다.

고승환 서울대 교수가 개발한 실리콘기반 투명 탄성체의 3차원 미세 패터닝 기술 공정. 이 기술로 기존 장기칩 한계를 극복할 수 있다. /과학기술정보통신부 제공

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