'바이러스 검출' 새지평..세계최초 '미세유체기반 마이크로어레이 플랫폼' 개발

by김현아 기자
2017.08.20 12:00:00

[이데일리 김현아 기자] 포항공과대학교 김준원 교수 연구팀이 마이크로 입자를 제어해 화학 및 바이오 물질이 어떻게 반응하는지 알 수 있는 분석 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 ‘미세유체기반 차세대 마이크로어레이 플랫폼’ 원천기술을 세계 최초로 개발하는데 성공했다.

포항공대 김준원 기계공학과 교수

미세유체기술(microfluidics)이란 밀리미터(mm)이하의 작은 공간 내 유체를 조작 및 제어하는 기술이다.

마이크로어레이란 대량의 데이터 분석을 효과적으로 수행하기 위해 수백개 이상의 매우 작은 물질들이 고체 표면에 집적화한 것이다.

기존에는 질병진단 등 화학 및 바이오물질의 복합반응을 1개의 분석 칩으로 분석할 때, 각각의 반응을 완전히 분리하지 못하여 반응물질끼리 오염될 수 있어 여러 가지 반응을 동시에 정확하게 분석하기 어려웠다.

하지만, 김준원 교수 연구팀은 물과 기름이 섞이지 않는 원리를 이용하여 분석 칩 속에 미세 막 구조물이 포함된 수많은 독립공간(30개/mm2)을 만들고, 각 공간에 다양한 마이크로 입자를 원하는 개수와 순서로 배치해 입자간 상호 오염 없이 여러 가지 반응을 동시에 정확하게 분석하는 기술을 개발하는데 성공했다.

이 분석기술은 기존방법보다 시약 소모량을 수십에서 수백분의 1로 줄이고, 반응시간도 수배 이상 단축하여, 바이러스 검출이나 질병진단 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.



이번 성과는 8월 18일(독일 현지시간) 발간된 국제학술지「어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)」에 표지논문으로 게재됐다.

논문명은 ‘ High-density microfluidic particle cluster array device for parallel and dynamic study of interaction between engineered particles’다.

저자는 김호진(제1저자, 포항공대), 이상현(공동 1저자, 포항공대), 이원형(공동 저자, 포항공대), 김준원(교신저자, 포항공대)다.

또한, 이 기술은 Advanced Materials 본지와 자매지 내용 중 뛰어난 업적을 선별하여 보도하는「Advanced Science News(7월 20일)」에 주목해야 할 차세대 마이크로어레이 신기술(Playing Pinball at Microscale)로 소개된 바 있다.

왼쪽부터 김준원(교수), 이상현(석박사통합과정), 김호진(연구조교수)다. 과기정통부 제공

김준원 교수는 “여러 물질 간의 복합반응과 분석을 하나의 칩에서 쉽고 간단하게 진행할 수 있는 원천기술을 확보해 향후 고병원성 질병진단이나 신약개발 및 복제약(바이오시밀러) 분야에 필요한 항원-항체 반응 및 세포독성 테스트 등의 분석시간과 고가의 반응시약 사용량을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다”고 연구의 의의를 설명했다.

김 교수는 후속연구를 통해, 배열 가능한 마이크로 입자의 개수를 늘리고 입자의 기능을 다양화하여, 기존 기술로 수행할 수 없었던 더욱 복잡한 다중 분석 기술을 구현해 나갈 계획이다.

이 연구는 과학기술정보통신부의 글로벌 프런티어사업(바이오나노헬스가드연구단)과 선도연구센터사업 및 보건복지부의 연구중심병원 육성 R&D 사업의 지원을 받아 수행됐다.