안동대학교 기계설계공학과 안태창 교수

국립 안동대학교(총장 권태환) 기계설계공학과 안태창 교수 연구팀은 포스텍 기계공학과 연구팀(신정활 박사, 김건휘 박사과정, 임근배 교수)과 공동연구를 통해 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)'에 눈물보다 100만 배나 작은 물방울을 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 발표했다.

이 기술은 전기장을 이용해 탐침 형태의 나노 전극의 표면을 따라 초 미세 유체(pL: 10-12 L)를 이송하는 기술이다. 이러한 기술을 이용하면 단일 세포 수준에서 세포 내·외부로 유체 이송이 가능하며 세포 단위의 생명 현상 규명에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

특히, 매우 작은 나노 탐침을 사용하기 때문에 세포에 손상 없이 생체물질 (DNA, RNA, 단백질 등)과 같은 약물을 세포 내로 주입하거나 세포 내부에서 추출할 수 있어서 분자 단위의 생체 현상 모니터링에 활용될 수 있을 것이며, 나아가 인체의 뇌 혹은 심장과 같은 기관에 손상 없이 삽입되어 질병의 모니터링에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 탄소나노튜브를 이용해 제작된 나노 크기의 전극을 이용하여 3-volt 미만의 낮은 전기장에서 미세한 유체의 유동을 제어하고, 이를 이론적으로 규명했다. 본 현상은 전기삼투 (Electro-osmosis)에 의해 유도된 유체 흐름이다. 전극의 크기가 작아질수록 유체와 전극 간의 계면에서 발생하는 메니스커스의 크기가 작아지며, 작아진 메니스커스에서 더 큰 전기력을 받아 결국은 낮은 전압에서 나노 전극을 따라 초 미세 유체 유동을 제어할 수 있음을 확인했다.

초 미세 유체의 흐름은 전압의 크기, 전극 간의 거리 및 전극 물질에 영향을 받으며, 제어 가능한 유량은 pL/min 수준이다. 일반적인 전극은 그 크기가 커질수록 더 높은 전압에서 유체를 이송할 수 있으나, 본 연구실에서 개발한 탄소나노튜브 나노 전극은 전극의 크기에 관계없이 더 낮은 전압에서 유체를 이송할 수 있음을 밝혀낸 것이다.

2015-07-17 14:19:06 / 피현진 기자(mycart@ugn.kr)

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