사진. 한중과학기술협력센터

 

최근 중국과학원 선양자동화연구소 로봇학연구실 마이크로나노프로젝트팀은 세포의 기계적 특성으로 광유전학적 공학화 세포의 광응답 특성을 특징화하는 방법을 제안함으로써 생체 세포에 기반한 생명체 고유 감지장치 구축에 기초를 마련했다. 해당 성과는 ‘Nanoscale’ Outside Front Cover에 게재됐다.

생체시스템은 억만 년의 진화를 통해 인공시스템과 비교할 수 없는 우위를 형성했다. 인공시스템을 통해 생체시스템의 장점을 구현하는 방식으로 전통 전자기계시스템의 특성을 대폭 향상시킬 수 있는데 이 또한 현대 로봇의 발전 방향이다. 

연구팀은 생체 광유전학 및 공학기술을 결합시켜 고광민감 특성을 보유한 포톱신(Photopsin)을 발현시킬 수 있는 유전자를 표적세포에 형질주입하는 방식으로 표적세포를 광민감 생체장치로 만들었다. 

그 다음 상기 공학화 세포와 미세전자기계시스템(MEMS)을 융합시켜 새로운 생명체를 닮은 감지장치를 구축함으로써 광민감 단백질 고유의 생물학적 감지 특성을 구현했다. 

상기 유사생명체 설계에서의 핵심 문제는 세포의 광응답 특성의 검측수단이다. 일반적으로 전기생리학 또는 화학영상학 등 방법을 사용하는데 과정이 복잡하거나 또는 세포를 손상시키는 등 결함이 존재한다. 이를 감안해 연구팀은 새로운 세포 광응답 특성 특징화 방법을 제안했다. 

해당 방법은 광입력이 세포의 기계적 변형을 일으키는 물리현상을 이용하고 초정밀 검사와 단일 세포를 공학적으로 결합시켜 세포 광응답 특성에 대한 쾌속 특징화를 실현했다. 동 방법은 기존 검사 방법에 비해 범용성이 좋고 조작과정이 간단하다. 해당 연구는 생명체를 닮은 감지장치 실용화에 실현 가능한 기술로 각광받을 것으로 보인다.