초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 소소량의 전혈로부터 비정상 세포를 분리하고 검출하기 위해 관성집중과 음파영동 현상을 통합 이용하여 혈액의 고효율, 고속 처리가 가능한 통합 미세유체칩의 개발하는 것이다.
이를 위해 1) 음파영동 디바이스 및 관성 미세유체를 이용한 혈액 분리 디바이스를 제작 및 테스트하고, 2) 각각 개발 및 제작된 디바이스들의 일체화를 통해 전혈로부터 혈구와 혈장을 분리하고 비정상 세포를 포획 및 분리할 수 있는 미세유체 디바이스 개발을 진행한다. 이를 바탕으로 최종적으로 3) 일체화된 미세유체 디바이

□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 소소량의 전혈로부터 비정상 세포를 분리하고 검출하기 위해 관성집중과 음파영동 현상을 통합 이용하여 혈액의 고효율, 고속 처리가 가능한 통합 미세유체칩의 개발하는 것이다.
이를 위해 1) 음파영동 디바이스 및 관성 미세유체를 이용한 혈액 분리 디바이스를 제작 및 테스트하고, 2) 각각 개발 및 제작된 디바이스들의 일체화를 통해 전혈로부터 혈구와 혈장을 분리하고 비정상 세포를 포획 및 분리할 수 있는 미세유체 디바이스 개발을 진행한다. 이를 바탕으로 최종적으로 3) 일체화된 미세유체 디바이스와 검출 및 측정 디바이스의 통합을 통해 최종적으로 전혈로부터 비정상 타겟 세포들 (방사선에 피폭된 백혈구, circulating tumor cell 등)을 분리 및 검출할 수 있는 통합 미세유체칩의 완성을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
음파영동 및 관성 미세유체 역학을 이용한 혈액 분리 디바이스를 제작하고 테스트하기 위해 간단한 멤스 공정을 이용하여 디바이스들을 제작하였다. 특히, 다양한 단면 형상을 가지는 미세유체 채널 디바이스를 개발 및 제작하였으며, 이를 이용하여 미세입자들의 분리 및 사전 정렬이 가능함을 보였고 관련 연구 결과는 국제 학술지에 논문을 게재하였다.
음파영동 디바이스와 관성 미세유체 채널을 하나의 디바이스로 통합한 디바이스를 개발하여 이를 통해 소량의 전혈로부터 혈구/혈장 및 혈구별 분리를 수행였으며, 비정상 세포를 포획 및 분리하기 위해 음파영동에 기반한 미세입자 trapping 디바이스를 제안하였다. 관련 연구 결과는 국제 학술지에 논문 게재를 완료하였으며, 특허 출원을 진행하여 심사 중에 있다.
또한, 다양한 크기의 미세입자 및 세포들의 분리에 적용하기 위해 1,2차년도 개발된 디바이스의 개선 및 최적화를 수행하였고, 이를 이용하여 미세조류들을 크기에 따라 성공적으로 분리하였으며 디바이스의 분리 효율 및 성능이 우수함을 보였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
1) 활용계획
- 통합 미세유체칩을 이용한 혈액 분리 디바이스는 혈구, 혈장의 분리뿐만 아니라 혈액 내에 아주 소수만 존재하는 circulating tumor cell, 방사선에 피폭된 세포 등과 같은 비정상 세포 등을 분리, 검출하는 데에도 매우 유용하게 활용 가능함
- 특히, 방사선 관련 분야에서의 바이오칩 및 바이오멤스의 응용 연구는 아주 미비하여 현재 관련 연구가 매우 부족함에 따라 본 연구를 통해 축적된 연구 결과를 이후 방사선 피폭 관련 연구 분야에 활용할 계획임
- 관성유체 디바이스를 제작하는 과정에서 얻은 새로운 MEMS 공정 기술을 이용하여 고세장비 미세유체 채널 및 다양한 단면 형상의 채널을 제작하고, 이를 혈액 내의 exosome과 같은 나노입자를 분리 및 추출하는 연구 분야에 활용할 계획임
2) 기대효과
- Lab-on-a-chip 분야에서 음파영동과 관성 미세유체역학을 이용한 바이오 시료의 분리 및 검출과 관련하여 국내 연구 발전에 기여하고, 소형화된 혈액 분리 미세유체칩은 의료분야에서 다양한 질병을 진단하는데 이용이 가능할 것으로 기대됨
- 질병 진단 시 추출된 소량의 혈액으로부터 매우 빠른 속도로 혈장을 추출하고 이로부터 질병 관련 정보를 획득하는데 이용 가능하여, 관련 기술을 보다 진일보시키는데 기여할 수 있을 것으로 기대됨
- POCT (point of care test) 분야에 대한 높은 관심으로 혈액 처리와 관련한 휴대용 및 일회용 디바이스의 개발은 실제 높은 활용성이 기대되는 분야로, 현장에서 쉽고 빠르고 경제적인 질병진단의 전처리 장치로 활용이 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 최종목표 ... 5
• 3) 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 ... 5
• 2) 2차년도 ... 8
• 3) 3차년도 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 14
• 1) 활용분야 및 활용방안 ... 14
• 2) 기대효과 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• 끝페이지 ... 29