(좌) Analytical Chemistry 2026년 16호 표지논문, (중앙) 다상유동 관성미세유체역학 기반 세포 분리 대표도, (우) 전남대-스탠포드대 공동연구팀

기계공학과 박진수 교수 연구팀이 미국 스탠포드대학교 기계공학과 하병항 박사 연구팀과 수행한 국제공동연구(Elasto-Inertial Microfluidics for Particle Manipulation Using Co-flow of Newtonian and Viscoelastic Fluids)가 미국 화학회에서 발간하는 Analytical Chemistry 국제학술지 98권 16호 표지논문으로 채택되어 2026년 4월 출판되었다.

암, 희귀질환 등 난치성 질환의 조기진단과 맞춤형 치료제가 요구되는 시대에, 혈액과 같은 인체 유래 액상 시료에서 암세포와 같이 극히 적은 수의 표적 세포를 높은 순도와 효율로 골라내는 세포분리 기반 액체생검 기술은 개인맞춤형 헬스케어의 핵심 원천기술로 주목받고 있다. 표적세포에 대한 형광 표지나 복잡한 항체 반응 없이 유체의 고유한 물성치와 유동 조건으로 인해 발생하는 수력학적 힘만을 이용해 세포를 정밀하게 집속, 분리하는 관성미세유체역학 기반 세포 분리 기술은 고처리량, 고순도, 연속 공정이라는 장점을 앞세워 차세대 액체생검 플랫폼의 유력한 요소기술로 주목받고 있다. 종래의 관성미세유체역학 연구는 물과 같이 점도가 일정한 뉴턴유체만을 사용하거나, 전단에 따라 점도가 달라지고 탄성 효과를 갖는 점탄성유체를 단일상으로 사용하는 방식이 주류를 이루어 왔다. 하지만 이러한 기술은 처리량과 분리효율에서 한계를 갖고 있으며, 세포외소포체와 같은 나노스케일 생체입자에 대해 적용이 불가하고, 분리해상도가 낮아 크기가 유사한 세포에 적용이 어렵다는 한계를 가진다.

Analytical Chemistry 표지논문으로 선정된 전남대-스탠포드대 국제공동연구팀의 연구는 뉴턴유체와 점탄성유체가 병행층류를 이루는 다상유동 환경에서 관성력과 탄성력이 상호작용하는 완전히 새로운 패러다임의 ‘다상유동 관성미세유체역학’이라는 학문 분야를 제시하여 학계의 주목을 받았다. 공동연구팀은 뉴턴 및 점탄성유체의 물성치, 병행층류 조합, 미세유로의 형상, 세포의 크기 및 형상 관점에서 다상유동 관성미세유체역학의 작동원리를 체계적으로 정립하였다. 특히 이 분야는 전남대 박진수 교수와 스탠포드대 하병항 박사가 2016년 동일한 국제학술지 Analytical Chemistry에 게재한 “Transfer of Microparticles across Laminar Streams from Non-Newtonian to Newtonian Fluid” 연구에서 뉴턴유체와 점탄성유체의 병행층류에서 관성력과 탄성력의 불균형을 이용해 서로 다른 크기의 입자가 서로 다른 평형 위치로 선택적으로 집속할 수 있음을 세계 최초로 보고한 것을 주춧돌로 삼아 출발했다는 점에서 더 큰 의의를 가진다.

본 연구는 전남대 김현욱 석사과정과 Raihan Hadi Julio 석박통합과정이 제1저자, 전남대 박진수 교수와 스탠포드대 하병항 박사가 교신저자로 참여하였으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 우수신진연구(연구책임자 박진수), 심혈관 환자맞춤형 차세대 정밀의료기술 선도연구센터(연구책임자 이동원), BK21 Four 전남대학교 미래혁신기계기술 인재양성 교육연구단(단장 정승훈)의 지원으로 수행되었다.

[논문 정보]

Anal. Chem. 2026, 98, 16, 11603–11629

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6c00281