포스텍 연구팀, 조직 절단 없이 심장-힘줄 건강 분석하는 현미경 기술 개발

포스텍은 최근 융합대학원 연구팀이 조직을 절단하거나 염색하지 않고도 심장과 힘줄 같은 조직의 건강 상태를 정밀하게 분석할 수 있는 현미경 신기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 이 기술은 단백질 섬유의 배열 방향과 밀집 정도를 수치로 확인할 수 있어 인공 장기 품질 검사나 질병 진단 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다.

이번 연구는 포스텍 융합대학원 김철홍·장진아 교수(사진)와 IT융합공학과 박사과정 박은우 씨, 바이오프린팅 인공 장기 응용기술센터 황동규 박사 연구팀이 수행했다. 연구 논문은 이달 4일 광학 분야 학술지 Light: Science & Applications에 게재됐다.

심장 근육이나 힘줄 같은 조직은 단백질 섬유가 일정한 방향으로 정렬돼야 정상적으로 기능한다. 그러나 심근경색이나 섬유화, 암 같은 질병이 발생하면 이 배열이 흐트러지면서 조직이 제 기능을 잃게 된다. 이러한 변화를 확인하려면 그동안 조직을 떼어내 염색한 뒤 현미경으로 관찰해야 해 시간과 노력이 많이 들었다.

포스텍 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘중적외선 이색성 민감 광음향 현미경’을 개발했다. 조직에 중적외선 빛을 비추면 단백질이 이를 흡수하며 미세하게 팽창하고, 이 과정에서 발생하는 초음파를 감지해 단백질의 위치를 파악할 수 있다. 여기에 빛의 진동 방향인 편광을 조절하는 방식을 적용했다. 단백질 섬유가 일정한 방향으로 배열돼 있으면 해당 방향의 편광을 더 많이 흡수하는데, 이 차이를 분석하면 단백질 섬유의 정렬 상태를 정량적으로 측정할 수 있다.

김 교수는 “이번 연구는 재생의학과 병리 진단 분야에 새로운 방법을 제시할 것”이라고 말했다. 장 교수는 “심장뿐 아니라 힘줄, 각막 등 다양한 조직의 변화를 평가할 수 있어 인공 장기 개발과 질병 연구에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.


장영훈 기자 jang@donga.com