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[사이언스] KAIST, 미세 유체의 회전 운동을 활용, 현장 진단용 초고감도 바이오센서 개발

기계공학과 윤용진 교수팀, 극소량의 분자 샘플로 현장 진단 가능한 칩 개발

특허뉴스 박진석 기자 | 기사입력 2021/10/18 [13:32]
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[사이언스] KAIST, 미세 유체의 회전 운동을 활용, 현장 진단용 초고감도 바이오센서 개발

기계공학과 윤용진 교수팀, 극소량의 분자 샘플로 현장 진단 가능한 칩 개발

특허뉴스 박진석 기자 | 입력 : 2021/10/18 [13:32]

▲ RFF의 개념도와 시뮬레이션 및 실험 결과를 설명한 그림. 단면에서 보이는 것과 같이 회전력을 이용하여 주입된 타겟 유체(target fluid)안의 피분석물(Analyte)이 공명기(MEMS microring resonator)의 수용기에 고정되어 탐지된다.(그림제공=KAIST)  © 특허뉴스

 

KAIST는 기계공학과 윤용진 교수팀이 뉴캐슬 대학(Newcastle University in Singapore) 김누리 교수와 공동연구를 통해 미세 유체의 회전력을 이용해 극소량의 분자 샘플로 현장 진단(Point-of-Care)이 가능한 바이오센서 칩을 개발했다고 18일 밝혔다.

 

윤용진 교수 연구팀은 미세 유체(microfluidics) 기술과 광 초소형 정밀기계 기술 바이오센서(Optical MEMS BioSensor)를 융합해 특정 용액의 0.19 펨토 몰(fM) 농도까지 감지할 수 있는 것으로 기존의 단일 유동 방법보다 1억(108)배 이상 향상된 감지력을 보여주는 `다상 유동 바이오센서(Rotationally Focused Flow (RFF) Biosensor)'의 연구 개발에 성공했다.

 

윤용진 교수는 “이번 연구를 통해 T자형 미세 유체 채널 내에 유체의 회전 운동을 발생시키는 현상을 적용함으로서, 현재까지 알려진 분자 진단의 최소 샘플 농도로, 극소량의 피분석물(target analyte)의 검진이 가능하여 현장 진단 테스트 (PoC, Point Of Care testing) 개념의 바이오센서를 구현했다”며, “이번 연구는 앞으로 코로나19와 같은 바이러스의 조기 발견을 통한 빠른 진단과 분자 진단 기기의 소형화를 통한 PoC 실시간 현장 진단을 가능하게 할 것이고, 나아가 차세대 랩 온어 칩(Lab-on-a-chip)을 이용한 바이오 분석학(bioanalytics)의 새로운 돌파구가 될 수 있을 것이다”라고 설명했다.

 

뉴캐슬 대학 김누리 교수가 제1 저자로 참여하고 윤용진 교수가 교신저자로 진행된 해당 연구 결과는 국제적 권위 학술단체 ‘네이처(nature)’의 퍼블리셔 그룹인 ‘사이언티픽 레포트(scientific reports)’에 지난 4월 29일 자 게재됐다.

 

논문명은 A rotationally focused flow (RFF) microfluidic biosensor by density difference for early‑stage detectable diagnosis 이다.

 

▲ KAIST 윤용진 교수(사진제공=KAIST)  © 특허뉴스

윤용진 교수는 미국스탠포드대학교에서 기계공학 석사(2004년), 전자공학석사(2008년), 기계공학박사 및 경영공학박사부전공(2009년) 학위를 받았다.

 

2010년 1월~ 2018년 8월까지 싱가포르난양공과대학교(NTU) 기계항공공학부조교수로 재직했으며, 현재 카이스트 기계공학과부교수, 싱가포르 난양공과대학교 기계 항공 공학부 겸임 부교수로 재직중이다.

 

윤용진 교수는 또한 싱가포르정보통신산업진흥원(NIPA) 외부전문자문위원, 싱가포르 해외 사업화 지원 협회인 KILSA (KILSA.org) 창립회원 및 기술위원, 실리콘 벨리AI 응용 연구 개발 협회 ASCAAI (ASCAAI.org) 창립 회원 및 기술 위원, KOTRA Business Incubating Center 자문위원, 한국정밀공학회 녹색생산부문이사, 3D Printing 정밀가공부문이사 등으로 활동 중이다.

 

연구분야로는 Hearing Sciene, MEMS, Microfluidics, 3D Printed Biomedical Devices, 3D printing 공정 및 응용, ALD (Atomic Layer Deposition) 박막 공정 및 응용 등을 연구하고 있다. 또한, Smart City, Smart Factory 정책 및 Smart Mobility 연구 및 정책 개발에 적극적으로 지원하고 있으며, 다수의 Global Start-up 창업 경력과 Incubating 및 투자 경험을 바탕으로 국내외대학, 기관, 회사 및 협회와 함께 Stanford Design Thinking 글로벌 창업 강의도 활발히 진행하고 있다. 창업 관련 관심분야는 ASEAN 창업경영, 3D Printing을 활용한 Stanford Design Thinking 창업교육, 한국Start-up 기업의 글로벌 창업지원, 교내교원/학생기술창업정책 등이다.

 

윤용진 교수의 JDL@KAIST(jdl.kaist.ac.kr)는 특히, 싱가포르(NTU, NUS, KILSA)와 실리콘벨리(Stanford University, UC Berkely, K-Group)와의 다양한 협업을 통해, Global Research Network 을 기반으로 한 글로벌 선도 기술 및 기술 사업화를 지향한다.
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