김주민 교수, 휴대용 혈액분석기 필요한 핵심원리 발견

초저농도 디옥시리보핵산 용액 입자 집속현상 알아내

김주민 교수

아주경제 이한선 기자= 국내연구진이 휴대용 혈액분석기에 필요한 핵심 원리를 발견했다.

미래창조과학부는 김주민 아주대학교 에너지시스템학과 교수팀이 마이크로 입자들이 흐르는 초저농도 디옥시리보핵산(DNA) 용액 안에서 정렬하는 현상을 발견했다고 13일 밝혔다.

이같은 현상은 스마트폰 기반 휴대용 혈액분석기*나 고성능 세포분석기 개발 등에 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 지원하는 일반연구자지원사업 등 지원으로 수행돼 네이처 커뮤니케이션스지 10일자 온라인판에 게재됐다.

집이나 직장에서 스마트폰 등으로 간단한 혈액검사를 수행하려면 미세한 채널을 따라 흐르는 혈액 속의 세포를 세거나 종류별로 분류할 수 있는 미세유체소자 개발이 필요하다.

이때 분석대상이 채널의 가운데를 따라 흐르지 않는 경우 분석의 정확도가 떨어져 복잡한 구조의 부가적인 장치를 필요로 하는 한계가 있었다.

연구팀은 초저농도의 디옥시리보핵산 용액이 흐를 때 수 마이크론 크기의 입자가 채널 가운데로 정렬하는 현상을 발견했다.

디옥시리보핵산 용액은 점도가 낮아 구동압력을 낮출 수 있어 소형화에 유리해 휴대 가능한 혈액분석기용 미세유체소자 개발에 기여할 것으로 기대된다.

연구진은 디옥시리보핵산 용액을 따라 흐르는 입자가 효과적으로 집속되는 이론적 근거도 제시했다.

통상의 합성고분자는 유연한 구조로 인해 탄성이 약했으나 디옥시리보핵산 용액은 뻣뻣하고 긴 이중나선 구조 때문에 점탄성을 강하게 띠면서 입자가 채널의 가운데로 모인다는 것이다.

이를 통해 적은 양으로도 입자집속이 가능해져 소형화와 휴대성에 기여할 수 있게 됐다.

디옥시리보핵산 용액의 최대 유량도 2000μL/hr 정도로 기존 합성고분자 용액보다 10배 가량 높아 고속처리도 가능하다.

디옥시리보핵산의 구조적 특성으로 유속이 빠를 때도 탄성이 떨어지지 않아 집속이 가능하기 때문이다.

김 교수는 “디옥시리보핵산기반 입자집속 현상은 새로운 활용방안을 제시하고 나아가 향후 소형 혈액분석기 개발을 앞당기는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.