왼쪽부터 박정훈 교수, 진형원 연구원, 황병재 연구원, 이상원 연구원.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 생체조직 너머의 또 다른 조직을 투시하는 광학현미경 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 일반적으로 생체조직은 100㎛(마이크로미터, 10-6m) 두께가 되면 광학현미경 투과 관찰이 힘들다. 생체조직의 구성 물질이 단백질, 지질 등으로 다양해 빛의 산란이 많기 때문이다. 빛이 산란되면 초점이 맞지 않아 이미지가 흐릿하게 된다. 산란된 빛의 경로를 수정해 원래 목표인 초점으로 보내는 파면 제어기술이 필요한 이유다.

울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 박정훈 교수팀은 현미경 대물렌즈 중앙 영역을 통과하는 빛의 경로를 선택적으로 수정해 또렷한 초점을 만드는 새로운 파면제어 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 연구팀은 이 기술로 710㎛ 두께의 쥐 뇌 조직 뒤에 숨겨진 형광비즈(구슬)를 또렷이 관찰하는 데 성공했다.

연구팀은 생체 조직 내에서는 대부분의 빛이 진행 방향으로 산란된다는 점에서 착안했다. 이 때문에 대물렌즈 가장 자리를 통과해 조직으로 비스듬히 들어오는 빛일수록 조직 내에서 가장 많은 거리를 이동하고 조직 내부의 세포 등과 부딪히면서 에너지 소모가 많게 된다는 가설이 성립한다.

개발한 파면 제어법은 대물렌즈 가장 자리를 통과하는 ‘저에너지 빛’은 버리고 중심 영역을 통과하는 ‘고에너지 빛’만 골라 초점으로 보내 초점 세기를 강화하는 효율적인 방식이다. 실제로 동일한 파면제어 시간을 소모한 경우, 기존 기술 대비 형광신호 세기는 8.9배, 형광비드와 주변 배경 간 신호 대비는 2.1 배나 상승하는 효과를 얻을 수 있었다.

효율적인 파면왜곡 제어와 기존 파면왜곡제어 방법 비교.[UNIST 제공]

박정훈 교수는 “이번에 개발된 기법은 생체조직내로 빛을 투과시켜 병변을 치료하는 기술이나 생체 조직의 세포를 조절하는 광유전학 기술 등으로 확장 가능할 것”라고 말했다.

이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘옵티카’ 4월호에 출판될 예정이다.

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