IBS 연구진, 모세혈관 주기운동 비밀 밝힌다

미세유체칩에 네트워크 최초로 적용…액체방울 줄짓는 주기운동 관찰

연구진이 실험에 쓴 미세유체 시스템

[아시아경제 김철현 기자] 기초과학연구원(IBS) 연구진이 모세혈관 속 적혈구의 주기운동을 설명하는 가설을 제시했다. IBS는 첨단연성물질 연구단 바르토슈 그쥐보프스키 그룹리더와 올게르 시불스키 연구위원이 아주 얇고 긴 관에 흐르는 액체방울에서 '네트워크 주기운동'을 처음으로 발견, 모세혈관의 혈류 변동을 새로운 방식으로 설명하는데 성공했다고 24일 밝혔다.

미세유체 시스템은 이른바 '칩 위의 실험실'로 각광받는 분야다. 마이크로미터(㎛) 크기 지름의 미세한 관 안에 액체방울 흐름을 조종하는 방식으로 각종 시료를 처리할 수 있어 연구의 용이성과 장점이 크다. 그간 단순한 경로로 이뤄진 미세유체 시스템은 수없이 많이 연구된 반면 길고 복잡한 네트워크를 흐르는 미세유체 연구는 이뤄진 적이 없었다.

IBS 연구진은 미세유체 시스템에 네트워크를 처음으로 적용했다. 두 갈래로 갈라지는 네트워크에 액체방울을 일정한 간격으로 흘려보냈고 일정 시간이 경과하자 주기운동이 관찰됐다. 연구진은 실험과 시뮬레이션에서 모두 주기운동을 관찰하는데 성공했다. 또 연구진은 균일한 흐름이 있던 네트워크에도 주기운동이 발생하는지 확인하고자 추가 실험을 진행해 이전의 네트워크 환경과 상관없이 자발적으로 주기운동이 생긴다는 결론을 얻었다.

연구진에 따르면 이번 실험은 미세유체 시스템을 이용해 모세혈관 주기운동의 실마리를 찾았다는 데 의의가 있다. 모세혈관 주기운동은 덴마크 의사 아우구스트 크로그가 발견해 1920년 노벨생리의학상을 수상했으나 그 뒤로 100년 동안 정확한 원리는 밝혀지지 않았다. 올게르 시불스키 연구위원은 "미세유체 네트워크는 모세혈관, 잎맥 등 생명체에서 중요한 역할을 한다"며 "여기에서 발생하는 주기운동을 이해하는 것은 모세혈관을 물리적으로 이해하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 이어 그는 "이번 연구를 토대로 생명, 화학공학에 쓰이는 다방면의 미세유체 시스템 설계를 향상시킬 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 국제 학술지 네이처 피직스에 23일 게재됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr