■ 연구성과

공대 전기정보공학부 김성재 교수 연구팀, 비파괴 세포 농축 장치 개발
2017.07.26

 

     

전기정보공학부 김성재 교수 연구팀: (좌로 부터) 김성재 교수, 이효민 BK교수, 김준석 연구원

 

- 간단한 구조 및 공정으로 적혈구 등 생체세포 비파괴 농축 가능
- 과학기술분야 세계적 학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 게재

 

공대(학장 이건우)는 전기정보공학부 김성재 교수 연구팀이 나노전기유체역학 장치를 이용해 농축 대상 물질에 작용하는 전단응력을 최소화한 비파괴적 세포 농축장치를 개발했다고 밝혔다.

 

이번 연구는 적혈구와 같은 깨지기 쉬운 생체세포들을 비파괴 방식으로 농축하여 진단 분야의 핵심 기술을 개발한 의의를 갖는다.

 

생체시료, 중금속 등의 대상 물질을 검출하기 위해서는 고가의 검출기를 사용하거나 시료 준비 단계에서 대상 물질의 농도를 높이는 선 작업이 반드시 필요하다. 분자량이 작은 단분자 화학 물질의 경우 다양한 방식의 농축 방법들이 존재하지만, 얇은 세포막으로 이루어진 생체물질들의 경우는 그 방법들이 제한적이다. 원심분리법이 주로 사용되나 세포가 쉽게 깨지기 쉬운 경우 타겟물질을 비파괴적으로 농축하는 장치가 절실히 요구되어 왔다.

 

연구팀은 높은 전기전도성의 나노다공성 막을 미세유체채널과 병렬 배치한 장치를 고안하였다. 해당 장치는 기존 장치들에 비해 표면의 전기전도도가 수십 배 늘어난 효과를 지닌다. 그 결과, 농축과정에서 발생하는 와류(전기대류성)가 억제되어 농축하고자 하는 타겟물질에 작용하는 힘(전단응력)을 최소화 할 수 있었다. 연구팀은 제안한 장치의 유효성을 실험과 이론적 시뮬레이션을 통해 검증하였으며, 고전해질농도 환경하에서 비파괴적으로 적혈구를 농축 할 수 있음을 보였다.

 

해당 메커니즘은 표면전도도를 높임으로써 전기유체 장치의 안정성을 높일 수 있는 물리적 중요성과 더불어, 혈액 검사를 빈번히 해야하는 환자들에게 채혈량을 획기적으로 낮출 수 있는 장치로 응용될 수 있다는 점에서 주목할 만한 성과이다.

 

김성재 교수는 “이번 연구는 이론적 분석을 기반으로, 실험의 설계 그리고 최종적으로 실제 공학적 응용처가 잘 정립된 연구”라며, “제안한 기술은 바이오-나노센싱 연구 분야에의 응용과 함께 농축을 이용한 생체물질 검사, 식품 안전성 검사, 약물 검사 등에 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

 

해당 연구는 이번 달 11일 세계적인 과학잡지 ‘네이처(Nature)’의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재되었다. 논문명은 ‘전기적 경로의 분기를 이용한 이온 농도 분극 현상(Ion Concentration Polarization by Bifurcated Current Path)’이다.

 

[참고자료]

(a) 기존장치에서 농축과정에서 용혈(파괴)되는 적혈구 및 등가회로도
(b) 개발한 미세유체역학 장치를 통해 비파괴적으로 농축되는 적혈구 및 전기적 등가회로도

 

[문의사항]
서울대학교 전기정보공학부 김성재 교수 / 02-880-1665 / 010-7166-0068 / gates@snu.ac.kr
서울대학교 공과대학 대외협력실 이동하 팀장 / 02-880-9148 / 010-8249-2174 / lee496@snu.ac.kr

■ 관련기사 ▶ 더보기

■ FOCUS

미래연구위원회(위원장 신희영 연구부총장) 주관으로 정부가 중점 추진해야 할 국가적·사회적 과제를 담은 ‘2018년 미래 연구방향 및 정책 어젠다(37개)’연구를 마치고 결과보고서를 국회와 정부에 제출하였다. 서울대 전체 교수의 의견을 수렴하여 첨단기술 분야와 인문․사회적 이슈를 포괄하여 세계화·인구구조 변화·첨단기술 발달·경제환경 변화·환경위기·국가통합 등 6개 분야에 걸쳐 총 37개의 국가 미래정책 어젠다를 설정하였으며 2017년 보고서 발간 이후 이번이 두 번째 보고서이다.
서울대는 교육에 대한 남다른 열정과 창의적인 강의로 교육 수준을 향상시키는 데 크게 기여한‘2018학년도 1학기 서울대학교 교육상’수상자 10명을 선정하였다.
서울대는 창의적이고 활발한 연구활동을 통해 탁월한 연구실적을 낸 10명의 교수를 ‘2018학년도 1학기 서울대학교 학술연구상’수상자로 선정하였다.

■ 지난호 FOCUS

성낙인 총장은 2018년 4월 10일(화) 중국 하이난에서 열린 제18차 보아오포럼 아시아대학연맹(AUA) 총장포럼에 참석하였다. 성 총장은 4차 산업혁명과 고령화를 동시에 맞은 한국 상황을 언급하며 서울대의 스마트 캠퍼스 구축과 SNUx, K-MOOC 등 지식나눔의 사례를 들며 적극적인 평생교육으로 사회통합에 기여해야 한다고 밝혔다.
(재)발전기금과 발전기금 미주재단은 2018년 4월 15일(일) 미국 LA코리아타운 인근 호텔에서 미국 거주 기부자들을 초청하여 감사 행사를 개최하였다.
3.1독립운동의 민족대표 34인으로 알려진 프랭크 윌리엄 스코필드(한국명: 석호필 石虎弼) 박사 서거 48주기를 맞아, 박사 추모 기념식이 2018년 4월 12일(목) 서울대 수의대 스코필드홀에서 개최하였다.
본교는 2018학년도 입학식을 3월 2일(목) 관악캠퍼스 종합체육관에서 개최하였다. 올해 입학하는 신입생은 학부 3,421명, 대학원 3,214명으로 총 6,635명이다. 성낙인 총장은 입학식사에서 생각하는 힘을 키우고, 추종자가 아니라 개척자가 될 것이며,‘나’를 위한 생각보다 ‘우리’를 위해 고민해 나가야한다고 강조했다.
본교는 2018년 3월 1일(목)자로 동양사학과 김호동 교수와 사회학과 송호근 교수를 석좌교수로 신규 임용하였다.
성낙인 총장은 2018년 3월 9일(금, 현지시간) 스웨덴 웁살라대학교(Uppsala University)에 방문하여 전략적 파트너십 체결식을 가졌다.
서울대학교는 제72회 전기 학위수여식을 2018년 2월 26일(월) 관악캠퍼스 종합체육관에서 개최한다. 이번 학위수여식에서 학사 2,328명, 석사 1,843명, 박사 726명 총 4,897명에게 학위를 수여하였다.
서울대학교 학생들의 글쓰기 역량 강화를 위해 기초교육원 주관으로‘글쓰기지원센터’를 개소하고 2018년 2월 22일(목) 현판식을 가졌다.
2018년 2월 23일(금) 문화관 중강당에서는 김광석의 <일어나>가 ‘떼창’되었다. 주인공은 2월 월례특강에 참석한 교직원 200여명.
평창올림픽 성화가 전국 릴레이를 이어가는 가운데, 대학을 대표해 서울대학교 관악 캠퍼스로 성화가 봉송되었다. 1월 16일 오전 10시 30분경 서울대 정문 근처에 도달한 성화 봉송대는, 정문 앞 공터에서 점화식을 가졌다. 자율주행자동차 시스템 구축을 준비하고 있는 기계항공공학부 이경수 교수가 학교 대표로 성화에 점화하였다.
성낙인 총장은 2018년 1월 2일(화) 시무식에서 “줄곧 교육이념으로 제시해온 ‘선한 인재상’ 확립의 결실과 그동안 추진해왔던 정책적 사업이 일정 정도 이상 기반을 잡고 한층 견고히 자리매김하기를 기대한다”고 밝혔다.
학생들을 방학때마다 세계로 보내주는 SNU in World 프로그램이 올해로 7년차를 맞았다. 워싱턴 DC, 실리콘밸리, 모스크바, 파리, 마드리드, 베를린 등에서 방학을 보내고 온 어린 학생들이 무엇을 배우고 돌아왔는지 들어보자.