정아람 교수팀, 3차원 마이크로입자 생성 미세유체 공정 기술 개발
어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF=12.441) 논문 게재

▲ 보건과학대학 바이오의공학부 정아람 교수

고려대 보건과학대학 바이오의공학부 정아람 교수(사진 첨부) 연구팀은 빛과 유체의 상호작용을 이용하여 3차원 형상의 하이드로젤 마이크로입자 제조법을 개발했다. 정 교수팀의 이번 연구 결과는 국제 저명학술지 어드밴스드 사이언스에 7월 19일자로 게재됐다.

※ 논문명 : DIY 3D Microparticle Generation from Next Generation Optofluidic Fabrication
※ 주저자 : 정아람 교수(교신저자, 고려대)

복잡한 형태의 3차원 또는 비구형 미세입자(3D non-spherical microparticle)는 약물전달(Drug delivery), 조직 공학(tissue engineering), 구조 재료(structural material), 바이오센싱(biosensing) 연구에 혁신적 역할을 할 수 있기에 그 관심과 수요가 급증하고 있다.  현재 그러한 입자들을 만들기 위해서는 그림1과 같이 3D Printing(3DP), Two Photon Polymerization(2PP), Stereolithography (SLA), Fused Deposition Modeling(FDM) 등과 같은 기법들이 이용되고 있지만 해상도(resolution), 가격, 시간 등 여러 한계점들이 있어 대량으로 양질의 3차원 마이크로입자를 만들지 못하고 있다.

이를 극복하기 위해서, 정아람 교수팀은 그림2와 같이 미세유체의 흐름을 이용하여 입자의 형태를 잡고 특정 패턴의 자외선을 조사하여 광경화를 일으켜 3차원 마이크로입자들을 만드는 기법을 개발했다.  이 제조법의 큰 특징으로는 유체를 이용하여 입자의 형태를 만들기 때문에 입자 형상 변경이 매우 용이하고, 복잡한 형태의 입자 제조가 가능하다.  또한 3D printer와 같이 사용자가 원하는 입자의 모양을 소프트웨어를 통해 예측하고, 제조 과정의 자동화를 통해 입자를 손쉽게 만들 수 있는 점이 큰 특징으로 뽑힌다.

정아람 교수는 “이 개발된 플랫폼을 마이크로 3D printer라고 생각하면 이해가 쉬울 것”이라며, “이 연구를 통해 그동안 만들기 어려웠던 복잡한 형태의 3차원 마이크로입자들을 쉽게 만들 수 있기에 여러 응용 연구 특히 바이오센싱 연구에 많이 쓰이길 희망한다”며 연구 의의를 설명했다.  

[그림1] 3차원 입자를 만들기 위한 제조법들의 시간, 가격 해상도적 분석

[그림 2] (Step 1) 관성을 이용하여 유체 형상을 잡고 (Step 2) 특정 형태의 자외선을 수직으로 조사하여 그 교차점에서 3차원 마이크로입자를 형성
 

기사작성 : 커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)

사진촬영 : 커뮤니케이션팀 김나윤(nayoonkim@korea.ac.kr)