'초음파 더 세밀하게'…디지스트 연구팀, 광학현미경 기술 세계 최초 개발

↑ 디지스트 전기전자컴퓨터공학과 황재윤, 장진호, 김혜민 교수(오른쪽부터) [사진 제공 = 디지스트]

디지스트(총장 국양) 전기전자컴퓨터공학과 장진호·황재윤 교수 공동연구팀이 초음파에 의한 공기방울을 활용해 생체조직을 더 깊고 세밀하게 관찰할 수 있는 광학 현미경 기술을 세계 최초 개발했다고 19일 밝혔다.
연구팀에 따르면 이 기술은 초음파를 이용해 생체조직 내부에 공기방울들이 촘촘하게 채워져 있는(공기방울 밀도 90%이상) 공기방울층을 원하는 영역에 생성할 수 있는 기술이다. 또 영상을 획득하는 동안 생성된 공기방울들을 유지할 수도 있다. 이 공기방울층에서는 광자의 진행 방향에 왜곡이 없어 더 깊은 생체조직 내에도 광집속이 가능하다.
이를 통해 연구팀은 이 기술을 공초점 형광 현미경에 적용해 기존 대비 6배 이상의 영상 깊이를 확보할 수 있는 초음파 조직 투명화 기술을 적용한 현미경(US-OCM)을 세계 최초로 개발했다.
공초점 형광 현미경은 쬔 빛의 초점면에서 발생하는 형광 신호를 선택적으로 검출해 암세포와 같은 미세조직 구조정보를 고해상도의 영상으로 제공해주는 기기다. 암이나 뇌 조직검사를 빠르게 진행할 수 있어 생명과학 연구에서 가장 널리 사용되고 있다.
하지만 생체조직 내부에서 발생하는 광의 산란에 의해 깊이있는 관찰을 하려면 광 초점이 흐려져 활용분야와 효용성에 있어 극히 제한적이다. 이로 인해 생체 조직 내에서 발생하는 광 산란 때문에 내리쬔 광이 투과할 수 있는 깊이가 낮아 심부 조직의 영상획득과 치료에 태생적 한계가 존재했다.
하지만 연구팀의 이번 결과는 이같은 단점을 보완한 것으로 평가받는다. 기존 기술과 달리 생체조직의 광 특성을 일시적으로 변화시켜 생체조직에 손상을 주지 않고 원하는 영역에 대해서만 일시적으로 광 투명화를 시킬 수 있다. 또 영상획득 전 투명화 샘플을 만들기 위해 많은 시간이 필요 없다는 것도 장점이다. 이에 연구팀은 이 기술을 활용한 초음파 조직 투명화 현미경은 생체조직에 어떠한 손상도 일어나지 않을 뿐만 아니라 생체에도 무해하다고 강조했다.
장진호 디지스트 전기전자컴퓨터공학과 교수는 "초음파와 광영상 전문가의 긴밀한 협업을 통해 기존 광 영상 및 치료 기술의 태생적 한계를 극복할 수 있었다"며 "이번 연구를 통해 확보한 기술은 향후 다양한 광영상과 광치료 기술에 적용해 영상 및 치료 깊이를 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
한편, 이번 연구 성과는 광학 분야의 가장 저명한 글로벌 학술지인 '네이처 포토닉스'에 이달 5일자로 발표됐다. 이번 연구는 삼성미래기술육성사업 지원을 통해 이뤄졌다.
[대구 = 우성덕 기자]