전남대 연구팀, 국제학술지 ‘Lab on a Chip’ 25주년 표지논문 선정

전남대학교 연구진의 미세유체역학 연구가 세계적 학술지 Lab on a Chip 25주년 기념호의 표지논문으로 선정되며 국제 학계의 주목을 받고 있다.

미세유체·바이오칩 분야 최고 권위 학술지의 표지를 장식한 이번 연구는 세포와 박테리아의 형상에 따른 유동 거동을 규명하고 이를 활용한 새로운 바이오입자 분리 원리를 제시한 성과다.

11일 전남대에 따르면 전남대학교 기계공학과 박진수 교수 연구팀이 독일 일메나우공과대학(Technische Universität Ilmenau) 기계공학과 Christian Cierpka 교수, Jörg König 박사 연구팀과 수행한 국제공동연구가 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)가 발간하는 국제학술지 Lab on a Chip 25주년 기념 5호의 표지논문으로 선정돼 2026년 3월호에 게재됐다.

암과 희귀질환 등 난치성 질환의 정밀 진단과 맞춤형 치료제 개발을 위해서는 세포와 박테리아를 높은 순도와 효율로 분리·선별하는 기술이 필수적이다.

특히 혈액과 같은 인체 유래 시료는 다양한 세포와 입자가 혼재돼 있어 원하는 세포만 선택적으로 분리하는 기술이 중요하며, 이는 액체생검 기반 차세대 질병 진단 플랫폼과 세포 기반 치료제 개발의 핵심 원천기술로 주목받고 있다.

이에 따라 최근에는 동전 크기의 초소형 칩 안에서 유체와 세포를 정밀하게 제어하고 분석하는 미세유체역학 기반 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’ 기술이 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다.

이 기술은 기존 대형 실험실 장비에서 수행되던 복잡한 공정을 마이크로 채널 내부에 집적해 소량의 시료만으로도 빠르고 정밀한 세포 분리가 가능하다는 장점을 갖는다.

박진수 교수 연구팀은 세포, 박테리아, 미세조류 등 다양한 바이오입자 분리를 위한 미세유체역학 연구를 수행하며 축적한 연구 성과를 바탕으로 기존 연구의 한계를 짚었다.

지금까지 많은 선행 연구에서는 바이오입자를 단순한 구형(spherical)으로 가정해 이론 및 수치해석 연구를 진행해 왔으나 실제 실험 및 임상 결과와 일치하지 않는 사례가 반복적으로 보고되어 왔다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 실제 생물학적 입자가 갖는 비구형(non-spherical) 특성에 주목했다.

연구 결과, 편원형(oblate)과 편장형(prolate) 타원체 형태의 바이오입자는 유동 환경에서 서로 다른 회전 운동인 카약킹(kayaking), 텀블링(tumbling), 로그롤링(log-rolling) 등의 거동을 보이며, 이러한 유체역학적 특성을 활용하면 크기와 밀도가 유사한 세포나 박테리아라도 형상에 따라 효과적으로 분리할 수 있음을 학계 최초로 체계적으로 제시했다.

이번 연구는 유동 내 비구형 세포의 형상 의존적 거동을 기반으로 액체생검 기반 질병 조기 진단, 세포 치료제 생산, 미세조류 기반 바이오연료 및 바이오소재 생산 등 다양한 바이오·의료 분야에서 활용 가능한 미세유체 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

또한 응용 분야별로 최적의 세포 분리를 구현할 수 있는 미세유체 플랫폼 설계 가이드라인을 제시했다는 점에서도 학술적 가치가 크다.

이번 연구는 전남대 Muhammad Soban Khan 석·박사통합과정이 제1저자로 참여했으며, 전남대 박진수 교수와 독일 일메나우공과대학 Jörg König 박사가 교신저자로 참여했다.

연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 우수신진연구(연구책임자 박진수), 지역혁신선도연구센터(연구책임자 이동원), BK21 Four 전남대학교 미래혁신기계기술 인재양성 교육연구단(단장 정승훈), 독일연구재단의 지원을 받아 수행됐다.​