“적은 비용·사용 편의성·전원장치 필요 없는 ‘스마트 피펫’ 개발”
<스몰> 1월 13일자 표지논문 발표

생채의공학과 최성용 교수 연구팀이 혈액과 같은 생체시료를 외부동력 없이 처리할 수 있는 무동력 압력장치 ‘스마트 피펫’을 개발했다. 연구팀은 스마트 피펫을 활용해 높은 효율로 전혈로부터 혈장을 분리해냈다. 연구 결과는 <스몰(Small)> 1월 13일자 표지논문으로 발표됐다. 연구는 최성용(교신저자) 교수가 주도하고, 김병연(석사, 제1저자) 학생이 참여했다.

“미세유체소자 상용화에 도움 될 것”
생체시료를 처리·분석하는 데에는 머리카락 굵기의 미세한 관을 가진 미세유체소자가 활용된다. 미세유체소자는 저렴한 가격으로 만들 수 있고, 적은 시료로도 진단 응용이 가능한 장점이 있다. 그러나 정확도를 높이기 위해선 일정한 압력으로 생체시료를 미세입자에 전달해야 하는데, 이때 고가의 장비인 시린지 펌프가 필요하기 때문에 미세유체소자 상용화에 한계가 있었다. 최성용 교수 연구팀은 실험실에서 널리 사용되고 있는 피펫에 일정한 압력으로 시료를 전달할 수 있는 장비를 추가해 스마트 피펫 기술을 개발, 시린지 펌프와 유사한 정확도로 전혈로부터 혈장을 분리하는 데 성공했다. 이 스마트 피펫은 무동력으로 작동이 가능하고 크기가 작아 휴대성이 높다.

최성용 교수는 “연구를 하면서 항상 고민해왔던 부분이 시료 전달을 간편하게 하는 부분이었는데, 공기 압축이라는 간단한 원리로 시료 전달을 정교하게 구동할 수 있는 방법을 찾았다”고 밝혔다. “스마트 피펫은 기존 실험실에서 사용하던 피펫과 유사한 인터페이스를 갖고 있어 연구자들이 쉽게 사용할 수 있다”고 설명한 최 교수는 “적은 비용, 높은 사용 편의성, 별도의 전원장치가 필요 없는 스마트 피펫 개발은 미세유체소자 상용화에 도움이 될 것”이라고 기대했다.

“경쟁력 갖춘 세포분석기 개발도 가능할 것”
연구팀은 앞으로 스마트 피펫을 활용해 생체시료 구동뿐 아니라, 세포 분리와 기능평가 등을 확장해 치료에 응용할 수 있는 소자를 개발하고, 새로운 기기를 만들 계획이다. 최성용 교수는 “혈액분석기 등 세포 기반의 여러 분석기에는 시료를 전달하는 펌핑 메커니즘이 들어간다”며 “여기에 스마트 피펫 기술을 활용하면 소형화, 단순화, 가격 경쟁력을 갖춘 세포분석기도 개발할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구에 참여한 김병연 학생은 지난해 대학원에 진학해 일찍 좋은 성과를 냈다. 이에 최성용 교수는 “김병연 학생은 학부생 때부터 연구실에서 어떤 연구를 하는지 알아본 후 실험실로 직접 찾아왔고, 학부생 연구 인턴십 프로그램에 참여해 연구실에 일찍 적응했다”면서 “그 같은 노력으로 빠른 시기에 좋은 결과를 얻은 것 같다”고 설명했다. 최 교수는 “많은 학생들이 실험실에서 어떤 연구를 하는지 모르고 대학원으로 진학하는 경우가 많은데, 김병연 학생과 같이 학부생 연구 인턴십 프로그램 등을 활용해 실험실에서 어떤 연구를 하는지 알고 진학한다면, 일찍 좋은 성과를 낼 수 있을 것”이라고 조언했다.

이번 연구는 미래창조과학부의 미래유망 융합기술 파이오니어사업과 한국연구재단 연구교류지원사업 지원으로 진행됐다.