김철기 대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학전공 교수는 자기 소자와 나노 입자를 이용해 수천 개의 세포군에서 개별세포를 능동적으로 제어할 수 있는 셀트로닉스 기술, 마이크로 자기 센서를 활용한 바이오진단 기술 분야 전문가다.
전자회로에서 전자제어를 통해 메모리 소자를 구동하는 것에서 아이디어를 얻어 수천 개의 세포군에서 특정세포에 자성나노입자를 부착해 해당 세포를 추출 및 분류하고, 이들을 개별적으로 이동하는 셀트로닉스 기술을 개발했다.
셀트로닉스란 세포(Cell)와 디지털 제어를 의미하는 트로닉스(Tronics)의 합성어로 전자회로에서 도체, 반도체, 다이오드, 캐퍼시터 등을 이용해 전자를 제어하는 것처럼 개별세포를 디지털 방식으로 능동 제어하는 기술을 일컫는다.
김 교수가 개발한 셀트로닉스 기술은 세포가 생존할 수 있는 액체 내에서 마이크로 크기의 자기 소자를 이용한 디지털 제어를 통해 개별세포를 분류, 이동, 원하는 곳에 포집시킬 수 있어 세포치료 및 유전자 연구에 필수적인 차세대 세포칩 개발에 적용할 수 있다.
김 교수는 “셀트로닉스 기술을 적용하면 다량의 개별세포들 사이의 차이점을 분석할 수 있으며 개별세포 간의 정보전이 과정을 분석할 수 있어 암세포의 전이 과정 연구에 획기적인 변화를 일으킬 것”으로 기대했다.
김 교수의 연구는 수천 개의 감염세포 가운데 비 활성화된 잠복세포가 있다면, 그 세포를 신속하게 추출 및 분석할 수 있어서 잠복세포의 활성과 과정 및 약물에 대한 반응을 통한 신약 개발 등 개별세포 단위의 분석에 적용할 수 있다.
그는 현재 대기업의 지원을 받아 개별 줄기세포 특성 및 약물 내성을 분석할 수 있는 셀트로닉스기반 디지털 세포칩 기술을 한 단계 끌어올리는 연구를 진행 중이다.
김 교수는 또 기존 거대자기저항(GMR) 마이크로 센서 특허를 피할 수 있는 초고감도 자성박막 평면홀효과(PHR) 센서 기술도 확보했다. 미래창조과학부 글로벌프론티어사업의 하나로 진행 중인 이번 연구는 DNA와 세포, 바이러스, 병원균 등 다종의 생화학적 물질을 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 저렴한 랩칩(유전자 분석기판) 개발에 초점이 맞춰져 있다.
자기센서를 이용해 프랑스와 마이크로 자성 측정기, 혈액 감염 측정기술 개발에 대한 공동연구도 수행중이다. 그는 프랑스와 마이크로 자성 측정 기술개발에 성공함에 따라 8일 프랑스 몽펠리에 대학으로부터 우수기술개발(distinction) 메달을 수상한다. 김 교수는 앞으로 셀트로닉스 기술을 이용한 세포칩 개발 및 세포칩과 랩칩의 융·복합 플랫폼기술을 개발해 줄기세포, 암세포 등 세포 단위에서 맞춤형 의학기술개발에 매진할 계획이다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
