교육과학기술부(장관 이주호)는 18일 ‘21세기 프론티어사업 나노소재기술개발사업단(단장 서상희)’의 지원을 받은 서강대학교 강태욱 교수(화공생명공학과)팀, 고려대학교 최연호교수(생체의공학과), UC버클리대(UCBerkeley) 루크 리(Luke P. Lee) 교수 연구팀이 주변에서 흔히 볼 수 있는 수력도약 현상을 마이크로 세계에 적용해 ‘미세입자의 위치제어 기술’ 개발에 성공했다고 밝혔다.
수력도약(hydraulic jump)이란 빠르게 흐르는 유체가 갑자기 유속이 줄게 되면 운동에너지가 전환돼 유체의 높이가 올라가는 현상이다. 댐의 경사면을 따라 물이 방류될 때 저수지와 만나는 부분에서 솟아오르는 모양이 가장 대표적인 사례이다.
강 교수팀은 먼저 중간부분이 볼록한 마이크로관을 설계했다. 이후 마이크로관을 통해 흐르는 세포 등 마이크로 입자가 볼록한 부분에서 수력도약 현상에 따라 속도를 잃고 정지하는 구조체를 설계하는데 성공했다
강 교수팀은 마이크로관의 모양, 입자의 크기와 속도에 따라 입자를 원하는 위치에 고정시키고 제거도 자유롭게 실행할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 기존 바이오칩의 경우 구멍 속에 분석이 필요한 세포를 넣어 놓았기 때문에 작업이 끝난 후 이를 제거하기 어려웠다.
이번에 개발된 방법은 세포에 손상을 주지 않고 원형 그대로 고정해 원하는 세포반응을 연구할 수 있다. 또한 사용된 세포를 다시 다른 곳으로 이동할 수 있다는 점에서 기존에 복잡한 구조체의 도움이나 고가의 장비에 의존했던 방법들과는 완전히 차별화된다.
강 교수는 “마이크로 입자의 위치 제어 방법을 찾던 중 유체의 특성을 이용하는데 착안하게 됐다”며 “이 기능을 활용하면 기존 방법보다 50% 이상의 비용절감이 가능하다”고 밝혔다.
강교수팀은 이 기술을 1~2년 내에 상용화해 신약개발이나 암세포 등 단일세포의 대량분석에 적용할 계획이다.