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KAIST, 미세 유체의 회전 운동을 활용한 현장 진단용 초고감도 바이오센서 개발
KAIST, 미세 유체의 회전 운동을 활용한 현장 진단용 초고감도 바이오센서 개발
  • 이승주
  • 승인 2021.10.18 14:51
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- 기계공학과 윤용진 교수팀, 극소량의 분자 샘플로 현장 진단 가능한 칩 개발

 KAIST(총장 이광형)는 기계공학과 윤용진 교수팀이 뉴캐슬 대학(Newcastle University in Singapore) 김누리 교수와 공동연구를 통해 미세 유체의 회전력을 이용해 극소량의 분자 샘플로 현장 진단(Point-of-Care)이 가능한 바이오센서 칩을 개발했다고 18일 밝혔다. 

▲KAIST 기계공학과 윤용진 교수

 윤용진 교수 연구팀은 미세 유체(microfluidics) 기술과 광 초소형 정밀기계 기술 바이오센서(Optical MEMS BioSensor)를 융합해 특정 용액의 0.19 펨토 몰(fM) 농도까지 감지할 수 있는 것으로 기존의 단일 유동 방법보다 1억(108)배 이상 향상된 감지력을 보여주는 `다상 유동 바이오센서(Rotationally Focused Flow (RFF) Biosensor)'의 연구 개발에 성공했다. 

▲RFF의 개념도와 시뮬레이션 및 실험 결과를 설명한 그림. 단면에서 보이는 것과 같이 회전력을 이용하여 주입된 타겟 유체(target fluid)안의 피분석물(Analyte)이 공명기(MEMS microring resonator)의 수용기에 고정되어 탐지된다.
▲RFF의 개념도와 시뮬레이션 및 실험 결과를 설명한 그림. 단면에서 보이는 것과 같이 회전력을 이용하여 주입된 타겟 유체(target fluid)안의 피분석물(Analyte)이 공명기(MEMS microring resonator)의 수용기에 고정되어 탐지된다.

 이와 관련해 윤용진 교수는 "이번 연구를 통해 T자형 미세 유체 채널 내에 유체의 회전 운동을 발생시키는 현상을 적용함으로서, 현재까지 알려진 분자 진단의 최소 샘플 농도로, 극소량의 피분석물(target analyte)의 검진이 가능하여 현장 진단 테스트 (PoC, Point Of Care testing) 개념의 바이오센서를 구현했다ˮ며, "이번 연구는 앞으로 코로나19와 같은 바이러스의 조기 발견을 통한 빠른 진단과 분자 진단 기기의 소형화를 통한 PoC 실시간 현장 진단을 가능하게 할 것이고, 나아가 차세대 랩 온어 칩(Lab-on-a-chip)을 이용한 바이오 분석학(bioanalytics)의 새로운 돌파구가 될 수 있을 것이다ˮ라고 설명했다. 

 뉴캐슬 대학 김누리 교수가 제1 저자로 참여하고 윤용진 교수가 교신저자로 진행된 해당 연구 결과는 국제적 권위 학술단체 `네이처(nature)'의 퍼블리셔 그룹인 `사이언티픽 레포트(scientific reports)'에 지난 4월 29일 자 게재됐다. 

 한편 이번 연구는 한국연구재단과(NRF-2020R1A2C1011859)과 한국교육재단BK21+ 프로그램 지원을 부분적으로 받아 수행됐다.

※ 논문명: A rotationally focused flow (RFF) microfluidic biosensor by density difference for early‑stage detectable diagnosis)


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