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서울시립대, 성균관대·포항공대와 협력하여 메타표면 칩을 이용한 초분광 이미징 기술 개발

서울시립대는 성균관대와 포항공과대학교와 함께 공동 연구팀을 구성하여 메타표면 칩을 이용한 실시간 세포 모니터링 기술을 개발하였다고 14일 밝혔다.

초분광 이미징은 현미경을 통해 사물의 형상과 분광 신호를 동시에 분석하는 기술로, 질병의 조기 진단과 치료제 개발에 많은 도움을 줄 수 있는 기술이다. 이번 연구에서는 플라즈몬 공명 에너지 전달 현상(PRET)을 통해 표적화학물질의 분자 지문을 비표지 방식으로 검출할 수 있는 기술을 개발하였다고 서울시립대측은 설명했다.

PRET 기반의 센서 기술은 빛 에너지를 산란시키는 물체와 그 에너지를 흡수하는 물체 사이의 에너지 전달 현상을 이용해 빛을 흡수하는 물체의 화학 정보를 알아낼 수 있다. 기존의 나노입자 탐침 기반의 PRET 센서는 한 번에 하나의 분자만 측정할 수 있으며 실시간으로 세포 간 물질 전달을 모니터링하기 어려운 단점이 있었다. 또한 세포의 시공간적 변화를 정확히 실시간으로 모니터링하기 위해서는 보다 정밀한 칩 형태의 장치가 필요했다.

연구팀은 머리카락 굵기 1000분의 1에 불과한 초박형 평면 광학 소자인 메타표면을 활용하여 초분광 이미징 및 멀티플렉싱 센서 기술을 개발했다. 메타표면 칩은 빛의 산란 특성을 자유자재로 조절할 수 있고, 이를 이용하여 가시광선 영역에서 원하는 파장의 빛만을 산란시키는 광소자를 구현하였다.

또한 연구팀은 동물 및 식물세포의 신진대사에 중요한 역할을 하는 시토크롬(Cytochrome)과 클로로필(Chlorophyll)과 같은 서로 다른 종류의 분자도 정밀하게 모니터링할 수 있는 성과를 달성하였다.

서울시립대는 이번 연구를 통해 초분광 이미징 기술을 발전시켜 질병의 조기 진단과 치료제 개발에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이러한 성과를 통해 국내 연구진들의 학문적 경쟁력을 향상시키고 대한민국의 과학 기술 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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