- (그림 1) 저자목록: (좌로부터) 전남대 기계공학과 박진수 교수, Muhammad Soban Khan 석박통합과정, Raihan Hadi Julio 석박통합과정, Mushtaq Ali 박사, 독일 일메나우공과대학교 기계공학과 Christian Cierpka 교수, Jörg König 박사, Sebastian Sachs 박사

- (그림 2) (좌) Lab on a Chip 25주년 5호 표지논문, (우) 비구형 세포의 회전 거동

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)에서 발간하는 Lab on a Chip 국제학술지 25주년 5호 표지논문으로 채택되어 2026년 3월 출판되었다.

암, 희귀질환 등 난치성 질환의 정밀 진단과 맞춤형 치료제 개발을 위해서는 세포 및 박테리아를 높은 순도와 효율로 분리, 선별하는 기술이 필수적이다. 특히 혈액 등 인체유래물과 같이 다양한 세포와 입자가 뒤섞인 복잡한 액상시료에서 원하는 세포만 선택적으로 분리하는 기술은 액체생검 기반 차세대 질병 진단 플랫폼과 세포 기반 치료제 개발의 핵심 원천기술로 주목받고 있다. 이러한 요구에 따라, 동전 크기의 초소형 칩 안에서 유체와 세포를 정밀하게 제어 및 분석하는 미세유체역학 기반 랩온어칩(Lab on a Chip) 기술이 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 랩온어칩 기술은 대형 실험실 장비에서 수행되던 복잡한 공정을 마이크로채널 안으로 집적해, 소량 시료로도 빠르고 정밀한 세포 분리가 가능하다는 장점을 지닌다.

전남대 박진수 연구팀은 세포, 박테리아, 미세조류 등의 바이오입자 분리를 위한 미세유체역학 분야 연구를 수행하며 축적한 연구 성과를 바탕으로, 지금까지 많은 선행연구들이 바이오입자를 단순 구형(spherical)으로 가정해 이론 및 수치해석 연구를 수행하고 실험으로 검증해 왔으나, 실제 실험 및 임상 결과와 일치하지 않는 문제가 반복되어 왔다는 점을 지적하였다. 이에 대한 해결책으로 본 연구에서 박진수 교수 연구팀은 비구형(non-spherical) 바이오입자가 편원형(oblate)과 편장형(prolate) ellipsoid 형태에 따라 유동 내에서 서로 다른 회전(kayaking, tumbling, log-rolling) 및 이동 거동을 보이고, 이를 유체역학적으로 활용하여 비슷한 크기와 밀도의 세포, 박테리아를 형상별로 분리할 수 있다는 점을 학계 최초로 체계적으로 제시했습니다.

본 연구는 유동 내 비구형 세포의 형상 의존적 거동을 바탕으로, 액체생검 기반 질병 조기진단, 치료제 생산, 미세조류 기반 바이오연료 및 바이오소재 생산 등 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있는 미세유체역학 기술을 개발하고, 각 응용에 따라 가장 적합한 세포분리용 미세유체플랫폼 설계 가이드라인을 제공했다는 점에서 연구의 의의를 갖는다.

본 연구는 전남대 Muhammad Soban Khan 석박통합과정이 제1저자, 전남대 박진수 교수와 독일 일메나우공대 Jörg König 박사가 교신저자로 참여하였으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 우수신진연구(연구책임자 박진수), 지역혁신선도연구센터(연구책임자 이동원), BK21 Four 전남대학교 미래혁신기계기술 인재양성 교육연구단(단장 정승훈) 및 독일연구재단의 지원으로 수행되었다.

관련 논문 원문 링크:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2026/LC/D5LC00826C

https://www.nature.com/articles/s41378-023-00636-7

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400524008918

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400524007184