연세대학교 바이오칩 연구실 (Laboratory of Biochip Technology)은 2004년 정효일 교수님께서 설립하신 연구실입니다. 바이오칩은 작은 기판 위에 DNA, 단백질 등의 생물 분자들을 결합시켜 유전자 결함, 단백질 분포, 반응 양상 등을 분석해낼 수 있는 생물학적 마이크로칩(microchip)을 의미합니다. 바이오칩 기술은 최첨단 융합분야로 기계공학, 전자공학, 물리학, 화학, 생물학, 수학 등의 전문가를 필요로 하고 다양한 전공자들이 모여 기존에 없던 기술과 학문을 탄생시키는 매우 흥미진진한 분야입니다. 저희 연구실에서는 미세유체 및 센서 기술을 이용하여 환자의 혈액으로부터 암과 같은 난치성 질병과 전염성 질환을 조기 진단하고 치료할 수 있는 체외진단 시스템 기법과 공기, 물 속 환경유해 물질 분리 및 검침을 하는 환경 모니터링, 물리적 자극을 통한 인공조직을 생산해 내는 조직공학 기술 등을 개발하여 인간이 질병, 질환으로부터 자유로워 지는 것을 궁극적인 목표로 하고 있습니다. 이와 같이 저희 연구실에서는 생명공학과 기계공학을 접목하여 신학문 분야를 창출할 뿐 아니라 그 결과로 보다 나은 인간의 삶을 영위하도록 하는 연구를 수행합니다. 열정적으로 연구실을 이끌고 계시는 정효일 교수님을 비롯한 9명의 박사 및 석사 과정 학생들은 의학, 생명공학, 약학 등과 같은 다양한 분야의 연구실 과의 협동 연구 및 정기적인 국, 내외 학회 참석을 통해 자신의 능력을 펼치고 있습니다.
저희 연구실에서는 크게 세포조작을 위한 미세유체칩과 체외진단용 나노바이오센서라는 두 가지 연구분야를 다루고 있습니다.
1. 세포조작을 위한 미세유체칩
미세유체칩은 유체가 흐르는 관의 폭이 대략 수십에서 수백 마이크론으로 7~24마이크론의 세포를 다루기에 적당한 칩을 의미합니다. 이러한 미세유체칩을 이용하면 혈액 세포 중 적혈구, 백혈구, 암세포 등을 분리하여 검침할 수 있고 그렇게 분리된 세포들은 암과 같은 질병을 판별하는데 매우 유용하게 사용 됩니다.
1.1 미세 수력학 기반 세포 분리 칩
서로 다른 질량을 가진 일반 세포와 암세포의 혈액 내 유동 특성의 차이를 이용하여 암세포를 분리하게 됩니다. (Fig1.)
1.2 형광 기반 세포 분리 칩
서로 다른 형광 특성을 가진 세포의 성질을 이용하여 목표로 하는 세포를 분리하게 됩니다. (Fig2.)
1.3 전기력 기반 세포 분리 칩
서로 다른 전기적 특성을 이용하여 다른 전기력의 영향으로 세포를 분리하게 됩니다. (Fig3.)
1.4 기계적 자극을 이용한 줄기세포 증식 칩
세포는 인체 내에서 항상 기계적/물리적 자극을 받게 되는데 미세유체 칩을 이용하여 세포에 아주 미세한 기계적 자극(Shear stress, pressure, microbead impact등)을 주고 나타나는 생명현상을 이해하여 인공장기 등 조직공학에 응용이 가능합니다. (Fig4.)
1.5 암세포 이동 칩
암세포의 이동(Migration) 및 전이(Metastasis)는 암 연구에 있어 매우 중요 연구주제 입니다. 암 환자의 사망은 거의 대부분 암세포의 전이 및 확장에 따른 것이기 때문입니다. 본 연구실에서는 이러한 암세포의 이동을 마이크로 시스템을 이용하여 관찰 및 분석하고 암 진단과 세포역학 연구에 활용합니다. (Fig5.)
2. 체외진단용 나노바이오센서
2.1 열 현상을 이용한 열 바이오센서 연구
적혈구의 경우 레이저 532nm의 파장을 흡수하여 열을 내게 되는데 이러한 열을 고감도로 측정하여 체외진단에 활용하게 됩니다. 특히 적혈구의 광열효과는 적혈구가 함유하고 있는 철 성분이 원인으로 철의 함량에 따라 발생하는 발열의 정도를 측정할 수 있습니다. 이는 철분 함량이 낮은 빈혈환자의 경우, 광열효과로 인한 적혈구의 온도변화가 낮게 나타남으로 이를 이용하여 빈혈의 진단에 사용하게 될 센서를 개발하고 있습니다. (Fig6.)
2.2 세균 검침 나노바이오센서 개발
공기, 물 등은 인간에게 없어서는 안될 매우 중요한 것입니다. 이러한 공기와 물은 전염성 질환을 일으키는 세균등을 옮기게 되는데 이러한 세균을 실시간으로 검침할 수 있는 나노 바이오 센서를 개발하고 있습니다. (Fig7.)
저희 연구실은 사람을 위하는 연구를 한다는 신념을 바탕으로 암과 같은 불치성 질병이나 전염성 질환 등으로 고통을 받는 이들을 위해 열정적으로 연구를 진행하고 있습니다. 기계공학, 생명공학, 의료공학 등 다양한 전공을 가지고 있는 구성원들이 서로에게 튜터와 튜티가 되어, 자신이 가지고 있는 전공 지식을 공유하며 다양한 분야의 이해를 필요로 하는 융합분야 연구에 큰 밑거름이 되고 있습니다. 이러한 유대감을 바탕으로 매주 열리는 연구실 세미나와 교수님과의 지속적인 미팅을 통해 구성원들간의 활발한 토의와 교류가 이루어지며 이는 새롭고 혁신적인 아이디어가 도출되는 창이 되고 있습니다. 활발한 연구와 더불어 팀의 화합을 위해 매 학기 여행을 추진하고 있습니다. 이를 통해 연구원들의 단합과 친목도모를 꾀하는 계기가 되고 있습니다.
이러한 연구실 분위기는 매년 국내외 많은 우수한 논문과 좋은 연구 성과를 내는 원동력이 되어 왔고, 지금까지보다 앞으로 더 많은 것을 이루어 낼 수 있게 하는 기반이 되어 향후 세포 조작을 위한 미세유체칩과 체외진단용 나노바이오센서 개발에 더 많은 공헌을 할 수 있게 될 것입니다.
우리 연구실은 연세대학교 제1공학관 A108호에 위치하고 있습니다.
연구에 관심과 열정이 있으신 분들에게 저희 연구실은 언제나 열려 있습니다.
전화: 02) 2123-7767
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