장기모사칩 연구를 위한 획기적 플랫폼 개발
한국연구재단(이사장 노정혜)은 고승환-전누리 교수(서울대학교) 공동 연구팀이 바이오칩 쾌속 제작에 적용될 수 있는 초고속 레이저 직접 가공법을 개발했다고 밝혔다.
Polydimethylsiloxane(PDMS)는 생물학, 의학, 약학, 재료공학 및 기계공학 등 다양한 분야에 걸쳐 활용되는 투명한 고분자 물질로, ○ 우수한 생체적합 성(Bio-compatibility)으로 인해 최근에는 장기모사칩 연구 등에도 활용되고 있다.
※ 장기모사칩(Organ-on-a-chip): 인체 장기의 생리·의·약학적 특성을 모사할 수 있는 체외 디바이스(device)로서, 의약학 연구에서 인간 피실험체를 대신할 수 있는 테스트베드(test-bed)로 활용되고 있다.
기존에는 준비된 틀에 굳지 않은 PDMS 레진을 부어 만드는 몰딩 방식에 의존해 왔지만 시간과 비용이 많이 소요되는 아쉬움이 있어 이를 대체할 레이저 가공법에 대한 연구가 진행되어 왔다. ○ 하지만 넓은 파장 영역에 걸쳐 나타나는 높은 투명도로 인해 레이저가 PDMS를 곧바로 투과하기에 레이저 가공이 어려움이 있었다.
이에 연구팀은 ‘연쇄적 레이저 열분해’현상을 이용해 PDMS의 고품질 쾌속 직접 가공법을 적용하였으며, 더 나아가 정교한 장기모사칩의 제작 가능성을 확인하였다.
연구팀은 레이저 열분해의 생성물이 불투명한 것에 집중하였다. 불투명한 열분해 산물은 투명한 PDMS보다 효과적으로 레이저를 흡수하기 때문에 새로운 열분해 반응이 유도될 수 있다. 연구팀은 이 현상을 이용하여 연속파 레이저를 이용한 고품질 PDMS 가공법 개발에 성공하였다.
최소 이틀 이상 소요되는 기존 소프트리소그래피 공정을 1시간 이내로 단축시킬 수 있어 PDMS를 활용하는 장기모사칩, 미세유체역학, softrobotics 등에 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 공학분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 8월 17일 게재되었다.
한국연구재단 보도자료 참고(https://www.nrf.re.kr/cms/board/subject/view?menu_no=95&page=&nts_no=140646)