국제저명학술지 'Small structures'에 게재한 논문 표지 및 마이크로 구조 표면 기반 바이오센싱 플랫폼 도식도. (사진=창원대 제공)

국립창원대학교 조영태·김석 교수 연구팀이 미국 오하이오주립대학교 연구팀과의 공동연구를 통해 질병의 신속 현장 진단 등을 위한 '고감도 센싱 플랫폼 기술' 개발에 성공했다.

국립창원대 조영태·김석 교수, 박서림 연구원, 한국기계연구원 신승우 박사, 삼성전자 DS 부문 오승민 연구원 연구팀과 미국 오하이오주립대 조한나 교수 연구팀이 '마이크로 공동 표면 구조 기반 바이오 센싱 플랫폼'을 개발했다.

'마이크로 공동 표면 구조 기반 바이오 센싱 플랫폼'은 기존 센싱 기판의 주요 성능인 입자의 농축을 통한 고감도 센싱 기술뿐만 아니라 에어포켓을 이용한 장기 발액 특성을 유도해 용액에 상관없이 고발액 특성을 지속적으로 유지할 수 있어 보다 높은 입자 농축 효율을 나타내 고감도 기판으로 활용할 수 있다.

이 연구는 오하이오주립대와의 국제공동연구를 통해 마이크로 공동구조가 갖는 표면 특성을 분석하고 다양한 표면 구조에 실험 및 분석을 진행했다. 마이크로 공동구조는 내부에 에어포켓을 잘 유지할 수 있어서 용액이 표면에 직접 접촉하는 면적을 최소화한다.

이를 통해 높은 발액 특성을 유도하며 용액이 증발해 입자가 농축될 때 마이크로 구조 내부로 입자가 자발적으로 들어가게 돼 외부적 요인으로 인해 입자가 오염될 가능성이 낮다. 또한 습윤성 및 액적의 증발 과정에 큰 영향을 미쳐 건조 후 입자 증착 패턴 및 농도를 제어할 수 있다.

이 같은 연구결과는 입자들이 가장자리에 집중되는 커피링 효과를 촉진하고 입자들을 강력하게 포집해 외부 영향에 의한 손상을 방지할 수 있으며, 신속 현장 샘플링을 위해 분석물 액적을 직접 포집하도록 유도해 POCT에 적합하도록 활용할 수 있다.

이와 함께 이번 연구결과는 현장 샘플링 기술에 영향을 미쳐 제한된 환경에서 저비용 질병 진단을 위한 어플리케이션으로 활용될 것으로 기대된다.

이 국립창원대 조영태, 김석 연구팀과 오하이오주립대 조한나 교수 연구팀의 이번 공동연구 결과는 마이크로/나노 기술 및 구조 분야 국제저명학술지인 'Small Structures(2022년 기준 IF 15.9, JCR IF 상위 6.5%)'의 3월 8일자 표지 논문으로 게재됐다.