진동하는 공기 방울로 세포와 같은 아주 작은 크기의 물체를 원하는 곳으로 이동시키는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 정상국 명지대 교수 연구팀이 공기 방울로 세포 등 초소형 물체를 물리적 손상 없이 효율적으로 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 27일 발표했다.

세포를 분석하기 위해서는 먼저 세포를 분리해야 한다. 이때 세포나 박테리아와 같이 마이크로미터 크기의 초소형 미소물체 제어 기술이 필요하다. 기존 기술은 집게, 주사기 등 고체를 사용했기 때문에 세포, 조직에 물리적인 손상을 입힐 수 있었다. 공정과정도 복잡하고, 정밀성도 낮은 어려움이 있다.


연구팀은 레이저를 이용한 열모세관 현상과 음파를 이용한 공기 방울의 진동 현상을 이용하여 미소물체를 정밀하게 제어했다. 연구팀은 칩에 100㎛ 크기의 미소 물체를 투입한 다음 레이저를 쬐어 300㎛ 크기의 공기 방울을 생성했다. 광 흡수체가 증착된 칩에 레이저를 쬐면, 빛을 흡수해서 열에너지로 전환돼 공기 방울이 생성된다. 음파를 가해 공기 방울을 진동시켜 미소물체를 포획한다. 레이저의 위치를 바꿔 공기방물에 포획된 미소물체를 목표 지점으로 이송한다. 유체의 온도가 올라가면 표면 장력이 낮아지고 가열된 지점으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 때문에 공기 방울이 유체의 이동방향과는 반대로 레이저 광원이 위치한 곳으로 이동하는 원리를 이용했다. 목표 지점에 도달하면 음파와 레이저를 꺼 공기방울과 미소물체를 분리 시켰다.

이 기술은 공기 방울의 이동 자유도를 대폭 개선하여 칩 내 어디든 손쉽게 이동할 수 있다. 무엇보다 정밀한 위치 제어가 가능하다고 연구팀은 설명했다. 미소물체가 공기 방울과 접촉하기 때문에 세포나 조직과 같은 생물학적 샘플의 손상을 최소화할 수 있다는 것도 장점이다.

정상국 교수는 “아주 작은 세포를 제어할 수 있는 기술을 개발했다”면서 “이번 연구 결과가 세포 분석 전반의 효율을 높이고, 바이오산업, 의학 및 생명공학 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.”라고 말했다.

교육부·한국연구재단 이공학개인기초연구지원사업(한국형 SGER)의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘센서스 앤 엑츄에이터스 B: 케미컬’에 지난 1일자로 게재됐다.

/문병도기자 do@sedaily.com