[한국기술뉴스] UNIST 기계공학과 김태성 교수 연구팀은 세포의 민감도 및 반응 시간을 향상시키는 미세유체장치 바이오센서를 개발했다. 개발된 기술은 UNIST 산학협력단을 통해 2015년 10월 21일 특허를 출원(출원번호 제1020150146635호)했다. 특허 명칭은 '바이오센서 및 이의 제조방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

생물학이나 의학, 약학 등 다양한 학문에서 박테리아나 대장균과 같은 미생물을 다양한 실험에 사용하고 있습니다. 미생물을 이용한 실험은 대상인 미생물을 특정한 배양 조건에서 배양하고 필요시 이를 집적해서 사용하는 것이 일반적입니다. 이 과정에서 대상인 미생물을 집적시키는 실험 장치와 집적된 미생물을 능동적으로 배양환경을 조절해가며 배양하는 과정이 필요합니다. 이러한 과정은 전통적인 벤치탑 형태의 장치로는 불가하거나 혹은 여러 고가의 장비를 사용해야 합니다. 또한 미생물의 집적부터 배양까지 복잡하고 정밀한 과정이 요구되므로 많은 시간과 노력을 투자해야 한다는 문제점이 있습니다.

UNIST 김태성 교수 연구팀은 마이크로/나노입자를 이용하여 자가조립 분리막을 이용해 유체로부터 미생물을 분리, 집적, 배양시킬 수 있는 미세유체장치 기반의 바이오센서를 개발했습니다.

바이오센서는 2개의 미세채널과 이 미세채널을 연결하는 마이크로챔버로 이루어져 있습니다. 우선 바이오센서 내부에 마이크로/나노 입자를 이용한 자가조립 분리막을 형성시키기 위해 제1채널에 마이크로/나노 입자를 포함한 분리막 형성 유체를 주입합니다. 분리막 형성 유체가 주입된 상태로 일정 시간이 지나면, 마이크로/나노 입자의 자가조립에 의해 자가조립 분리막이 형성됩니다. 그 다음 다시 미생물을 포함하고 있는 샘플을 인가하여 유체로부터 미생물을 분리하기 시작합니다. 제1채널에 유입된 유체는 마이크로챔버를 지나 제2채널로 이동합니다. 이때 자가조립 분리막이 미생물과 액체를 분리하는 필터 역할을 수행합니다. 제2채널로 이동한 액체는 증발하게 되며, 미생물은 마이크로챔버에 집적됩니다.

연구팀은 제조한 바이오센서를 이용해 유체 속 박테리아를 집적한 후 배양하는 실험을 진행했습니다. 유체 속 박테리아는 분리막에 의해 유체와 분리되었으며, 마이크로챔버에 집적된 후 빠른 속도로 배양되는 것을 확인했습니다. 또한, 미생물 바이오센서 플랫폼에 실험적으로 적용해 다른 마이크로유체 구성요소와 쉽게 집적 및 통합할 수 있다는 것을 확인했습니다.

본 바이오센서는 간단한 구조로 이루어져 있으며, 하나의 센서에서 미생물의 분리부터 집적, 배양까지 수행할 수 있습니다. 이를 통해 미생물을 이용한 다양한 실험에 드는 시간과 비용을 크게 단축할 수 있을 것으로 기대됩니다.