미생물 분석·배양 한 번에 해결…극초소형 생물반응기 바이오칩 개발

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 한국생명공학연구원은 바이오화학연구센터 윤성호 박사가 미국 어번대학교(Auburn University) 홍종욱 교수, 연세대학교 김지현 교수 등과 공동연구를 통해 다른 조건에서 수십 종의 미생물들을 단일 세포 수준에서 배양·분석할 수 있는 나노리터 미세유체역학칩(microfluidic chip)을 개발했다고 29일 밝혔다.

 미세유체역학 기술을 이용해 나노리터 부피의 극초소형 생물반응기(bioreactor) 수십~수백 개를 하나의 바이오칩(실리콘칩)에서 구현할 수 있는 이 기술은 세계적 학술지 '어넬리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)'에 최근 게재됐으며 미국 특허도 획득했다.

 연구팀에 따르면 기존에는 나노리터 부피의 액체에서 세포주를 배양하고 형질을 분석할 경우 증발과 배양조건 제어 등의 문제로 나노리터 부피의 배지를 지속 공급해야 되고 단일 배양 조건만 테스트할 수 있는 한계가 있었다.

 이번 연구에서 공동연구팀은 나노리터 부피의 미생물 배양용 생물반응기(bioreactor) 24개가 포함된 미세유체역학칩을 개발한 뒤 온도, 습도 등 미생물 배양에 적합한 환경을 종합적으로 조절할 수 있는 시스템을 구축했다.

 이를 통해 다중의 미생물 표현형을 한번에 분석할 수 있게 했으며 연구팀은 개발한 시스템을 이용, 기본적인 균주배양실험 및 병원성 미생물의 항생제 내성의 정확성과 효율성을 입증했다.

 반도체제조공정을 활용해 설계·제작된 나노리터 바이오칩은 자동운전제어 시스템으로 구축돼 한번의 실험으로 수십~수백 개의 극미세 생물반응기에서 각기 다른 성장이나 영양조건으로 미생물 및 동·식물의 세포주 배양 실험 등을 수행할 수 있다.

 이에 따라 연구팀은 이 기술을 항암제 등 유용물질을 생산하는 바이오프로세스 개발 등에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

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