서울대학교 고승환-전누리 교수 공동 연구팀이 바이오칩 쾌속 제작에 적용될 수 있는 초고속 레이저 직접 가공법을 개발했습니다. 해당연구는 <Nature Materials>에 게재됐습니다.
투명물질의 레이저 기반 초고속 가공법 개발
Polydimethylsiloxane(PDMS)는 생물학, 의학, 약학, 재료공학 및 기계공학 등 다양한 분야에 걸쳐 활용되는 투명한 고분자 물질로, 우수한 생체적합성(Bio-compatibility)으로 인해 최근에는 장기모사칩 연구 등에도 활용되고 있습니다. 장기모사칩(Organ-on-a-chip)은 인체 장기의 생리·의·약학적 특성을 모사할 수 있는 체외 디바이스(device)로서 의약학 연구에서 인간 피실험체를 대신할 수 있는 테스트베드(test-bed)로 활용되고 있습니다.
기존에는 준비된 틀에 굳지 않은 PDMS 레진을 부어 만드는 몰딩 방식에 의존해 왔지만 시간과 비용이 많이 소요되는 아쉬움이 있어 이를 대체할 레이저 가공법에 대한 연구가 진행돼 왔습니다.
하지만 넓은 파장 영역에 걸쳐 나타나는 높은 투명도로 인해 레이저가 PDMS를 곧바로 투과하기에 레이저 가공에 어려움이 있었습니다. 이에 연구팀은 '연쇄적 레이저 열분해' 현상을 이용해 PDMS의 고품질 쾌속 직접 가공법을 적용했으며 더 나아가 정교한 장기모사칩의 제작 가능성을 확인했습니다.
연구팀은 레이저 열분해의 생성물이 불투명한 것에 집중했습니다. 불투명한 열분해 산물은 투명한 PDMS보다 효과적으로 레이저를 흡수하기 때문에 새로운 열분해 반응이 유도될 수 있습니다. 연구팀은 이 현상을 이용하여 연속파 레이저를 이용한 고품질 PDMS 가공법 개발에 성공했습니다.
최소 이틀 이상 소요되는 기존 소프트리소그래피 공정을 1시간 이내로 단축시킬 수 있습니다. 이에 PDMS를 활용하는 장기모사칩, 미세유체역학, softrobotics 등에 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
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