STMicroelectronics, 생물 샘플 준비 및 조작이 가능한 마이크로칩 시제품 발표

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2006-12-07 12:00

서울--(뉴스와이어)--'실리콘 칩이 생물학적 분자를 선택적으로 수집 및 이동함으로써 의료 진단을 위한 비용 효율적인 자동 샘플 준비 구현'

미세유체공학 디바이스의 세계적 선도 공급 업체인 STMicroelectronics (NYSE)는 특정 생물 분자를 수집 및 조작할 수 있는 완벽한 시제품 디바이스를 설계했다고 발표했다.

널리 입증된 ST의 랩온칩 (Laboratory-on-chip) 기술과 결합된 ST의 연구 프로젝트는 의료 및 법의학용 생물 샘플의 신속한 준비, 분석 및 평가를 자동화하는 저가의 일회용 칩 개발 분야를 개척하고 있다.

ST의 In-Check™ “랩온칩” 디바이스와 같은 현재의 최첨단 바이오테크 플랫폼은 액체 생물 샘플에서 특정 발병 물질을 신속하게 탐지하여 음식이나 물의 박테리아 검사 및 특정 질병의 진단을 쉽게 해준다. 반면 샘플 준비 과정은 전문 기술자를 요하는 기술을 통해 실험실에서 대량의 샘플로 작업하는데 여전히 상대적으로 많은 시간이 소요되며, 적은 샘플로는 실험이 어렵고 비용도 많이 든다. ST 연구 프로그램의 목표는 샘플 준비를 자동화하는 새로운 방법을 개발하여 타액, 혈액 또는 생체 조직 등의 '원시' 표본에서 필요한 생물학적 분자를 신속하게 추출한 다음 이를 랩온칩 (Lab-on-chip) 진단 단계에 입력하기 위해 활용하는 것이다.

STMicroelectronics의 첨단 시스템 기술 부문 혁신 연구 담당인 마리아 테레사 가티 (Maria Teresa Gatti) 이사는 “진단 장비 시장은 필요할 때 바로 사용 가능하며, 완전 자동화된 저비용 디바이스의 형태로 발전하고 있다”라고 말했다.

또한 STMicroelectronics의 미세유체 사업부 총괄 매니저이자 그룹 부사장인 안톤 호프마이스터 (Anton Hofmeister)는 “ST의 In-Check 랩온칩 플랫폼과 통합된 샘플 준비 기술을 통해 외부 전문 실험실 외에 병원 또는 의사 사무실에서도 바로 진단 분석이 가능한, 저렴하고도 손쉬운 시스템을 구현하게 되었다”라고 설명했다.

ST 연구원들이 사용한 기술은 전기장을 사용하여 전도액에 포함된 생물학적 입자를 분리해내는 일명 유전영동 (dielectrophoresis)이라는 기법에 기반하고 있다. 물리적 및 전기적 계수를 신중히 설정하여 대상 입자의 이동을 정밀하게 제어할 수 있다. ST 프로젝트의 목표는 바로 이 방식이 실용적인 용도로 활용될 수 있음을 입증하는 것이다. 이 기술의 잠재적 이점은 저밀도 상태에 있는 세포를 분리하여 용액에서의 세포 밀도를 높이고, 세포핵에서 DNA를 추출할 수 있으며, 간단한 장비 사용법을 익힌 후 현장에서 샘플 준비가 가능하다는 것이다. 특히 이번 연구에서는 여러 전극에 적용되는 전압의 정밀한 제어를 통해 세포들을 하나의 특정 영역으로 수집한 후, 원하는 다른 영역으로 옮길 수 있음을 보여주었다. ST 연구 프로젝트는 기존의 ST와 Evotec Technologies GmbH의 공동 연구 프로젝트를 기반으로 한다.

이 연구 프로젝트에 대한 상세한 내용은 이탈리아의 바리 공대 (Politecnico di Bari)에서 개최된 “Materials Science & Materials Mechanics at the Nanoscale (나노 단위에서의 재료과학 및 재료공학)”에 대한 NANOMEC06 심포지엄에서 ST의 AST (첨단 시스템 기술) 부문 담당자 Marco Bianchessi, Sarah Burgarella 및 Anna Zocco가 발표한 논문에 소개되었다.

기술적 정보

1. 유전 영동 (Dielectrophoresis)은 공간적으로 균일하지 않은 전기장이 충전되지 않은 입자의 유도된 쌍극자에 힘을 가하는 현상이다. 적용되는 매체보다 높은 극성을 가진 입자는 포지티브 유전 영동을 얻어 가장 높은 전기장 그래디언트 영역 쪽으로 움직인다. 주변 매체보다 낮은 극성을 가진 입자에는 네거티브 유전 영동이 적용되고 낮은 전기장 밀도 영역 쪽으로 움직인다.

2. 시스템은 ST가 In-Check™ 랩온칩 디바이스용으로 사용하는 MEMS (마이크로 전자기계 시스템) 기술과 호환되는 기술로 구현되었다. 실리콘 칩 시제품은 관심 분자를 포함한 용액으로 가득찬 길이 1mm, 너비 0.1mm, 두께 50µm (사람 머리카락의 지름은 약 100µm) 정도 크기의 초소형 채널을 포함하고 있다. 채널 아래에는 초소형 백금 전극 (너비 25µm, 간격 25µm)이 배열되어 있어, 채널의 전기장 패턴의 미세한 조절을 통해 생물학 분자에 적용되는 힘을 제어할 수 있다.

3. 시제품 시스템 작동은 인간 백혈구 (B-림프구) 및 PBS (Phosphate-Buffered Saline) 용액에 잠긴 비슷한 크기의 미세 폴리스티렌 구를 혼합하여 수행된 테스트를 거쳤다. 적용된 전압이 전혀 없을 때 B-림프구 및 폴리스티렌 구는 채널에서 무작위로 분산되었다. 전극에 전기 신호가 적용되었을 때는 백혈구 세포가 전극 가장자리에 모여서 같은 PBS 용액에 있는 폴리스티렌 구와 분리되었다. 연구자는 비디오 카메라가 장착된 표준 직접식 현미경을 사용하여 입자의 움직임을 관찰하였다.

4. 이 기술은 ST-Evotec 특허 신청 05108445.7 (유럽) 및 11/531679 (미국)의 적용을 받는다.

ST마이크로일렉트로닉스 개요
ST마이크로일렉트로닉스는 혁신적인 반도체 솔루션을 다양한 전자 애플리케이션 분야의 고객들에게 제공하고 있는 세계적인 선도업체이다. ST는 자사의 방대한 기술, 설계 전문기술 및 IP 포트폴리오 통합, 전략적 협력업체와 강력한 제조시설 등을 활용하여 멀티미디어 컨버전스 및 전력 애플리케이션 분야에서 명실상부한 선도업체가 되는 것을 목표로 하고 있다. ST의 2010년도 매출은 103억 5,000만 달러이다. ST에 대한 보다 상세한 정보는 www.st.com를 참조하라.

웹사이트: http://www.st.com