심준섭 광운대 교수, 레이저 이용한 바이오칩 제어 스마트폰 개발
스마트폰으로 누구나 쉽게 자가 건강 진단
빛의 굴절률이 다른 매체 통과할 때 반사 되는 원리 이용
[대학저널 백두산 기자] 광운대학교는 심준섭 전자융합공학과 교수 연구팀이 스마트폰에 탑재된 어플을 이용해 레이저로 바이오칩을 제어할 수 있는 시스템 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.
연구 결과는 미국 화학회에서 발행하는 Analytical Chemistry 저널의 표지 논문으로 선정됐다.
심 교수 연구팀이 개발한 시스템을 통해 바이오칩을 사용하면 소량의 혈액이나 침, 콧물 등으로 가정에서 누구나 쉽게 개인의 건강을 자가 진단할 수 있다.
연구팀은 빛의 굴절률이 다른 매체를 통과할 때 반사가 되는 원리를 이용해 바이오칩의 측정영역에 시약이 채워지는 상황을 광학적으로 측정하는 기술을 개발했다.
연구팀에 따르면 광학 레이저를 바이오칩의 측정영역에 비춰주면 공기가 측정영역에 있을 때는 공기와 실리콘 사이에 굴절률 차이가 커 레이저가 반사된다. 하지만 시약이 측정영역에 채워져 있을 때는 시약과 실리콘의 굴절률 차이가 작아 레이저가 투과된다.
연구팀은 측정영역에서 반사되는 레이저의 강도를 스마트폰으로 측정해 바이오칩의 측정영역에 시약이 채워지고 흘러나가는 과정을 관측했다.
또한 측정영역이 공기로 채워져 반사되는 레이저의 강도가 크면 스마트폰 촬영 이미지가 하얗게 포화되는 백화현상을 이용해 색깔 변화만으로 시약의 이동을 제어하는 바이오칩 구동용 스마트폰 어플을 개발했다. 개발된 소자는 심부전 진단을 위한 혈액 검사에 적용되었고, 7.81 pg/ml의 높은 민감도로 심부전 진단용 단백질(NT-proBNP)을 검출했다.
심 교수는 “이번 연구를 바탕으로 버튼만 누르면 누구나 손쉽게 자신의 질환 상태를 높은 정확도로 확인할 수 있도록 향후 다양한 검사에 널리 활용될 수 있는 바이오칩 자동화시스템으로 응용분야를 확대해 나가겠다”고 말했다.
한편 이번 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업과 치매극복연구개발사업, 한국연구재단 일반연구지원사업, 광운대 교내연구비 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 ACS(American Chemical Society)에서 출판하는 Analytical Chemistry 저널 표지 논문으로 게재됐다. 또한 개발된 광학 기반 바이오칩 제어 시스템에 대해 특허 출원도 완료됐다.
대학저널 (dhnews.co.kr) 백두산 기자 2021.05.10 10:03