장기모사칩 적용 가능한 투명 실리콘 미세패터닝 기술 개발

[산업일보]
서울대학교 기계공학부 고승환 교수가 기존 인체 장기의 생리학적 특성을 모사할 수 있는 칩인 장기모사칩 제작 한계를 극복하고 시간과 비용을 크게 줄인 투명 실리콘 미세패터닝 기술을 개발했다.

장기모사칩은 인체 내 생리현상을 재현해 동물실험을 대체하는 신약 개발의 중요한 기술로 등장했다. 기존의 장기모사칩 제작방식은 준비된 틀에 실리콘 기반의 투명 탄성체(폴리디메틸실록산, 이하 PDMS)를 부어 굳게하는 ‘몰딩방식’으로, 시간과 비용이 많이 소요돼 이를 대체할 ‘레이저 직접 가공법’ 연구가 주목받았다.

PDMS(Polydimethylsiloxane)는 투명하면서도 독성이 낮고 불연성인 유기규소 화합물로, 고온에서는 높은 점성의 액체, 저온에서는 탄성을 갖는 고체처럼 행동한다.

고승환 교수 연구팀은 틀이 필요 없고 즉석에서 가공형상을 바꿀 수 있는 ‘레이저 직접 가공법’을 개선해, 높은 표면가공과 정밀도를 갖는 3차원 미세패터닝 제작 기술을 세계 최초로 개발했다.

연구팀은 불투명한 PDMS가 투명한 PDMS보다 효과적으로 레이저를 흡수해 열분해 반응이 유도될 수 있다는 점에 주목하고, 이 열분해 연쇄반응 현상을 이용해 3D 프린터처럼 원하는 모양을 쉽고 간단하게 만들 수 있는 PDMS 가공법을 개발했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 11월 수상자로 서울대학교 기계공학부 고승환 교수를 선정했다고 밝혔다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

고승환 교수는 “이번 과학기술인상 수상으로 연구결과를 인정받아 연구자로서 자부심을 느끼며 앞으로 더욱 열심히 연구에 매진하겠다”고 말했다.

한편, 새로운 PDMS 가공법을 통해 기존의 제작 방식으로 만들기 어려웠던 다양한 장기모사칩을 생산하는 등 다양한 바이오 디바이스에 적용 가능성을 제시했다. 해당 연구성과는 2021년 1월 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 게재됐다.