KISTI의 과학향기

국내 연구팀이 초음파에 의한 공기방울을 활용해 생체조직을 더 깊고 세밀하게 관찰할 수 있는 광학 현미경 기술을 개발했다.

 

2017년 장진호 대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀은 초음파를 쬐었을 때 생체조직에 생성되는 마이크로미터 크기의 작은 공기방울을 활용했다. 연구팀은 초음파에 의해 일시적으로 생성되는 공기방울이 빛의 진행 방향으로 광 산란을 일으키는 현상을 이용해 빛의 투과 깊이를 증가시키는 기술을 개발했다.

 

연구팀은 같은 과 황재윤 교수와 함께 공기방울을 이용한 광 영상 기술의 적용 범위를 넓혔다. 이 기술을 공초점 형광 현미경에 적용해 광 산란 현상을 극복하고 암세포와 같은 미세조직의 구조정보를 고해상도, 고대조도 영상으로 볼 수 있도록 연구했다. 연구팀은 초음파를 이용해 생체조직 내부에 공기방울이 촘촘하게 채워져 있는 공기방울층을 원하는 영역에 생성할 수 있는 기술과, 영상을 찍는 동안 공기방울을 유지할 수 있는 기술을 개발했다. 이 공기방울층에서는 광자의 진행 방향에 왜곡이 없어 더 깊은 생체조직 내부도 관찰할 수 있다. 연구팀은 이 기술을 적용해 기존보다 6배 이상의 영상 깊이를 확보할 수 있는 현미경을 세계 최초로 개발했다.

 

장 교수는 “초음파와 광영상 전문가의 긴밀한 협업을 통해 기존 광 영상 및 치료 기술의 태생적 한계를 극복할 수 있었다”며, “본 연구를 통해 확보한 기술은 향후 다양한 광영상과 광치료 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구 결과는 광학 분야의 가장 저명한 글로벌 학술지인 ‘네이처 포토닉스’ 9월 5일 자에 실렸다.