저명 학술지 ‘Small Structures’ 게재
연구팀 “저비용 질병 진단 활용 기대”

마이크로·나노 기술 및 구조 분야 국제 저명 학술지인 ‘Small Structures’ 논문 표지와 마이크로 구조 표면 기반 바이오센싱 플랫폼 도식도. 창원대 제공

국립창원대학교 연구팀이 질병 진단이나 임상·생화학적 감지 등을 신속하게 확인할 고감도 바이오 센싱 플랫폼 기술을 개발해 화제다.

창원대 기계공학부 조영태, 김석 교수 연구팀은 미국 오하이오주립대학 조한나 교수 연구팀과 국제공동연구를 통해 ‘마이크로 공동 표면 구조 기반 바이오 센싱 플랫폼’을 개발했다고 24일 밝혔다.

바이오 센싱 기술은 콜로이달 용액의 입자가 용매에 퍼져 있는 것으로 질병 진단 등 광범위한 응용 분야에 대해서 활용된다. 클로이달 용액은 1나노미터에서 100마이크로미터 사이 콜로이드 입자가 분산된 액체를 말한다.

콜로이달 용액의 표면 젖음성과 증발 역할을 조절하면 증발 후 남은 입자를 통해 바이오 센싱 감도를 증가시킬 수 있다. 창원대 연구팀은 이를 제어하기 위해 오하이오주립대와 국제 공동연구를 수행, 마이크로 공동구조가 갖는 표면 특성을 분석하고 다양한 표면 구조에 실험·분석을 진행했다.

제안된 마이크로 공동 구조는 내부에 에어포켓을 잘 유지할 수 있어 용액이 표면에 직접 접촉하는 면적을 최소화한다. 그리고 높은 발액 특성을 유도해 용액이 증발하며 입자가 농축될 때 마이크로 구조 내부로 입자가 자발적으로 들어가게 돼 외부적 요인으로 인해 입자가 오염될 가능성이 낮게 했다. 습윤성·액적의 증발 과정에 큰 영향을 미쳐 건조 후 입자 증착 패턴·농도를 제어할 수 있다.

이로 입자들이 가장자리에 집중되는 ‘커피링 효과’를 촉진하고, 입자들을 강력하게 포집해 외부 영향에 의한 손상을 방지할 수 있으며, 신속 현장 샘플링을 위해 분석물 액적을 직접 포집하도록 해 POCT(Point-of-Care test)에 적합하게 만들었다.

쉽게 설명하면 입자 밀도를 대폭 높이는 방법으로, 모래사장에서 바늘을 찾을 때 모래를 한쪽으로 몰아 바늘 찾기 쉬운 환경을 조성하는 것에 비교할 수 있다.

이번 연구 결과는 마이크로·나노 기술 및 구조 분야 국제 저명 학술지인 ‘Small Structures’ (출판사:Wiley, SCI(E) 학술지, 2022년 기준 IF 15.9, JCR IF 상위 6.5%)의 최신호(3월 8일) 표지 논문에 게재됐다.

연구팀은 “현장 샘플링 기술에 영향을 미쳐, 제한된 환경에서 저비용 질병 진단을 위한 애플리케이션으로 활용될 것을 기대한다”고 말했다.

강대한 기자 kdh@busan.com