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PCR 마이크로 칩용 마이크로펌프, 마이크로밸브, 마이크로믹서 기술동향

전문가 제언: ○ PCR(Polymerase Chain Reaction)은 DNA 증폭방법으로서 2체인 DNA를 싱글 체인으로 분리하고, DNA 합성효소에 의한 2체인 DNA 합성을 반복해 DNA를 증폭하는 과학적 성과이다. Kary B. Mullis(미국)는 이 연구 성과로 1993년 노벨상을 수상하였다.

○ 이 성과에 의한 DNA 중폭방법은 이미 상용화되어 의학·범죄수사 등에 이용되고 있다. 그러나 최근 생화학 분석시스템에 MEMS 기술이 응용되면서 시스템의 마이크로화를 위한 μTAS(Micro Total Analysis System)가 등장하고 있다. 현재 PCR을 이용하는 DNA 분석 μTAS는 국제적으로 중요한 R&D 테마의 하나이다. 에너지·폐액처리·시료사용량·1회용도·휴대 등 여러 측면에서 월등한 이점이 테마형성 배경이다.

○ PCR 샘플분석을 위한 마이크로유체 칩 내에는 마이크로채널과 채널을 이동하는 유체를 핸들링하는 마이크로유체 부품인 마이크로밸브/마이크로펌프/마이크로믹서들이 개별적으로 또는 집적상태로 분석 프로세스에서 핵심기능을 수행한다. 이 해설논문은 PCR 마이크로 칩용으로 쓰이는 이들 요소부품들의 기술발전 과정과 장래전망을 구체적으로 정리한 내용으로서 관련 연구원들에게 가치 있는 정보를 제공해주고 있다.

○ PCR 칩용 마이크로스케일 펌프·밸브·리액터는 여러 구동원리를 이용하고 있다. 특히, 동전기, 전기화학, 음향, MHD, 액적 등을 구동원리로 응용하는 비 기계적 구동방식의 마이크로유체 부품을 집적 PCR 칩에 응용하기 위한 노력이 이 논문에 잘 반영되고 있다. 다만, 코스트, 생체친화성 재료, 복잡한 설계·가공프로세스 등으로 실용화에 난제들이 상존하는 상황이다.

○ 이 분야는 국내 여러 연구진(포항공대, 서울대, KAIST, ETRI, 아주대, 삼성종합기술원 등)에서 연구를 진행하고 있고, 국제학술회의에서 관련논문들을 많이 발표하고 있다. 기술진보의 방향은 앞으로 3개의 주요요소(마이크로밸브, 마이크로펌프, 마이크로믹서)가 집적되는 PCR 마이크로유체 플랫폼을 지향할 것으로 전망된다. 이에 대한 우리연구원들의 적절한 대응이 필요하다.

저자: C. Zhang, D. Xing, Y. Li
자료유형: 학술정보