전남대-스탠포드대 공동연구팀, 국제공동연구로 세포 분리 로드맵 제시
전남대학교(총장 이근배) 기계공학과 박진수 교수 연구팀이 미국 스탠퍼드대학교 기계공학과 하병항 박사 연구팀과 수행한 국제공동연구 「Elasto-Inertial Microfluidics for Particle Manipulation Using Co-flow of Newtonian and Viscoelastic Fluids」가 미국화학회(ACS) 발간 국제학술지 『Analytical Chemistry』 제98권 제16호 표지논문으로 선정돼 2026년 4월 출판됐다.
암·희귀질환 등 난치성 질환의 조기진단과 맞춤형 치료 중요성이 커지는 가운데, 혈액과 같은 인체 유래 액상 시료에서 극소량의 표적 세포를 고순도·고효율로 분리하는 세포분리 기반 액체생검 기술은 개인맞춤형 헬스케어의 핵심 기술로 주목받고 있다. 특히 형광 표지나 복잡한 항체 반응 없이 유체의 물성치와 유동 조건만으로 발생하는 수력학적 힘을 이용해 세포를 정밀하게 집속·분리하는 관성미세유체역학 기반 기술은 고처리량·고순도·연속 공정이 가능하다는 장점으로 차세대 액체생검 플랫폼의 핵심 요소기술로 평가받는다.
기존 관성미세유체역학 연구는 물과 같은 뉴턴유체를 사용하거나, 전단에 따라 점도가 달라지고 탄성 효과를 갖는 점탄성유체를 단일상으로 사용하는 방식이 주를 이뤘다. 그러나 이러한 방식은 처리량과 분리효율에 한계가 있으며, 세포외소포체와 같은 나노스케일 생체입자에는 적용이 어렵고 크기가 유사한 세포를 정밀하게 구분하기 어렵다는 문제점이 있었다.
이번 표지논문에서 전남대-스탠퍼드대 공동연구팀은 뉴턴유체와 점탄성유체가 병행층류를 이루는 다상유동 환경에서 관성력과 탄성력이 상호작용하는 새로운 개념의 ‘다상유동 관성미세유체역학(Multiphase Elasto-Inertial Microfluidics)’ 분야를 제시해 학계의 주목을 받았다. 공동연구팀은 뉴턴·점탄성유체의 물성, 병행층류 조합, 미세유로 형상, 세포의 크기와 형상에 따른 작동 원리를 체계적으로 정립했다.
특히 이번 연구는 박진수 교수와 하병항 박사가 2016년 같은 학술지 『Analytical Chemistry』에 발표한 「Transfer of Microparticles across Laminar Streams from Non-Newtonian to Newtonian Fluid」 연구를 기반으로 발전했다는 점에서 의미가 크다. 당시 연구에서는 뉴턴유체와 점탄성유체의 병행층류에서 관성력과 탄성력의 불균형을 이용해 크기가 다른 입자들이 서로 다른 평형 위치로 선택적으로 집속될 수 있음을 세계 최초로 보고한 바 있다.
이번 연구에는 전남대 김현욱 석사과정생과 Raihan Hadi Julio 석·박사통합과정생이 제1저자로 참여했으며, 박진수 교수와 하병항 박사가 교신저자를 맡았다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 우수신진연구사업(연구책임자 박진수), 심혈관 환자맞춤형 차세대 정밀의료기술 선도연구센터(연구책임자 이동원), BK21 FOUR 전남대학교 미래혁신기계기술 인재양성 교육연구단(단장 정승훈)의 지원을 받아 수행됐다.
[논문 정보]
Anal. Chem. 2026, 98, 16, 11603?11629
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6c00281
