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설익은 바이오 미세유체기술

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2014년 03월 16일 18:00 프린트하기

 

네이처 제공

  이번 주 ‘네이처’는 ‘맥가이버칼’이라 불리는 다용도 칼을 표지 그림으로 선정했다. ‘참 실용적인 미세유체공학’이라는 제목을 읽고 다시 그림을 보면 손잡이에 해당하는 빨간색 부위가 미세유체회로라는 사실을 알 수 있다.

 

  미국 위스콘신 매디슨대 데이비드 비베 교수팀은 리뷰 코너를 통해 쓰임새가 다양한 미세유체공학이 바이오의학 연구에 미친 영향과 앞으로의 전망을 소개했다. 미세유체공학이란 1mm보다 작은 공간에서 움직이는 유체의 특성을 연구하는 학문이다.

 

  피나 소변 한 방울로 각종 질병을 진단할 수 있다고 알려진 ‘랩온어칩’은 대표적인 미세유체기술인데, ‘칩 위의 실험실’이라는 이름처럼 칩 위에 분석에 필요한 도구들을 오밀조밀하게 배치해 여러 생명 현상을 실험할 수 있는 장치다.

 

  ‘DNA 마이크로어레이’라는 장치도 있는데, 작은 유리판 위에 수많은 DNA를 질서 있게 배열해 특정 유전자가 발현되는지 확인할 수 있다.

 

  이들은 시료가 적게 들고 분석 시간이 짧으며 자동화가 가능하다는 장점 때문에 바이오의학 분야의 연구 방법론과 진단 기법을 완전히 바꿔 놓을 거라는 기대를 받았다.

 

  그러나 연구 현장에서의 변화는 더디다. 저자는 세포가 화학물질의 농도차에 따라 움직이는 현상을 측정하는 실험 장치 ‘키모택시스 어세이’의 변천사를 예로 들었다. 50년 전에 개발된 ‘보이든 챔버’에서 최신 ‘인솔 챔버’까지 실험 장치는 소형화되고 관측할 수 있는 시간도 길어졌지만, 여전히 보이든 챔버를 쓰는 연구자들이 많다는 것이다. 최신 기법을 쓰려면 전문 기술이 필요하고 초기 인프라를 도입해야 한다는 사실이 진입 장벽으로 작용했다는 설명이다.

 

  비베 교수는 “최신 미세유체기술의 장점을 다방면에서 증명해 보이고 학계가 이를 수용하는 생태계가 조성될 때 상업화가 힘을 받을 것”이라고 말했다.

 

 

사이언스 제공
사이언스 제공

  이번 주 ‘사이언스’는 뉴스 포커스 코너를 통해 표면장력과 관련된 여러 연구 사례를 소개하면서 표면장력을 설명할 때 빠지지 않고 등장하는 소금쟁이를 표지에 실었다.

 

  ‘표면장력’은 액체가 표면적을 작게 하려고 작용하는 힘을 말한다. 액체 내부 분자들은 서로 균등한 힘을 받아 안정적이지만 공기와 접촉된 표면 분자들은 불안정하다. 이 때문에 서로를 끌어당겨 표면적을 최소화함으로써 안정화를 꾀하는데, 이때 발생하는 강한 응집력이 액체 표면에 나타나는 것이다.

 

  특히 수소결합을 하는 물은 인력이 강하게 작용해 표면장력이 유독 큰 편이다. 소금쟁이가 물에 가라앉지 않고 떠다닐 수 있는 것도 물의 표면장력이 소금쟁이의 무게를 지탱하기 때문이다. 사이언스는 온라인을 통해 몸길이가 1~1.5cm 정도인 소금쟁이들이 수면 위로 10cm 이상 뛰어올랐다가 착지하는 동영상을 첨부해 이해를 도왔다.

 

  또 사이언스는 서울대 기계항공공학부 마이크로유체역학실험실 김호영 교수팀이 관찰한 흥미로운 표면장력 작용 사례를 동영상과 함께 소개하기도 했다.

 

  연구팀은 쌍떡잎식물 펠라르고늄(Pelargonium) 씨앗에 수염처럼 달려있는 까끄라기가 습도 변화에 따라 어떻게 반응하는지 동영상으로 촬영했다. 영상 속 까끄라기는 습도가 높아 젖어있을 때는 곧게 펴져 있다가 마르기 시작하면 점차 감긴다. 이는 까끄라기의 세포벽이 리그닌, 펙틴 등 침수성 물질로 구성돼 있어 수분을 끌어당기기 때문이라고 연구팀은 설명했다.

 

  김 교수는 “펠라르고늄 씨앗을 마른 땅 위에 놓고 수분을 공급해주면 말려있던 까끄라기가 곧게 뻗으면서 지렛대 원리에 의해 씨앗 스스로 땅 속으로 들어가는 놀라운 광경을 볼 수 있다”고 말했다.


이재웅 기자 ilju2@donga.com

전준범 기자 bbeom@donga.com

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