건국대학교(총장 송희영) 연구팀이 심장 박동으로 인한 혈류흐름 등을 전자회로처럼 재현할 수 있는 미세 유체기계를 개발했다. 개발된 기계는 시계처럼 사용이 쉽고 간편하며 세포 배양, 약물반응, 생체 리듬 연구 등에 유용하게 사용될 수 있다.

건국대 공과대학 기계공학과 김성진 교수팀은 미국 미시간대와 일본 교토대 연구팀과 공동으로 혈액 등 유체의 흐름을 다양한 주기와 속도로 사전에 프로그램화 해 실제 심장이 펌프작용을 할 때 혈액이 어떻게 흐르는지 그 특성을 재현하고 모사할 수 있는 유체 기계를 개발했다.

기존 비슷한 장치들이 전기 등 외부전원이 필요했지만, 이번에 개발한 기계는 수압에 의해 작동하도록 설계해 약물통을 수직으로 연결하기만 스스로 작동한다.

이번 연구는 세계적 과학 학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’지에 6월 15일 게재됐다. (논문명: Multiple independent autonomous hydraulic oscillators driven by a common gravity head). 이번 연구는 미래창조과학부의 신진연구자지원사업 및 신성장동력사업으로 수행됐다.

시계와 같은 전자회로는 전원만 연결하면 스스로 정밀하게 동작해 사용하기에 편리하다. 이번 연구에서 연구팀은 이러한 전자회로의 특성을 유체기계에 적용하는 데 성공했다.

개발된 기계에 약물통을 수직으로 연결하기만 하면 높이차에 의한 압력으로 기계가 스스로 동작한다. 이는 전자회로에 전압이 가해지면 회로내부의 여러 요소들이 상호작용해 스스로 동작하는 것과 유사한 원리다. 개발된 소자는 미리 프로그래밍된 다양한 주기와 속도를 가진 유체 흐름을 병렬적으로 동시에 생성한다.

연구팀은 이러한 다양한 유동파형을 혈관 유동에 적용해 혈관벽에 위치한 세포의 형상이 혈관 유동에 의한 전단력뿐만 아니라 유동 주기에도 영향을 받음을 밝혔다.

이번 연구는 심장 박동을 포함한 다양한 생체리듬 연구에 미세 유체소자가 쉽고 용이하게 사용될 가능성을 열었다.

김성진 교수는 “이번 연구 결과를 바탕으로 여러 약물을 활용할 수 있도록 연구가 조금 더 진전된다면, 많은 연구자들이 아무런 외부 제어기 없이도 다양한 세포 실험을 쉽게 할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

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