| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | B. 나노화학/바이오 분과 |
| 제목 | 초소유성 표면을 이용한 다기능 액적 제어 장치 개발 및 응용 |
| 초록 | 미세 유체 (Microfluidic) 조절 기술은 미량의 유체의 이동, 혼합, 분리를 통한 시료 및 시약의 합성에서부터 분석까지 가능하게 하며, 효율성과 정확성이 높기 때문에 화학, 생물학, 의학 등 다양한 분야에서 활발하게 활용되고 있다. 기존 기술로는 폐쇄형 미세 유체 채널 (Closed micro fluidic channel) 을 포함하는 미세 유체 조절 장치들이 주로 개발이 진행되어 왔으나 장치 구성의 복잡함, 잔류 용액으로 인한 채널의 오염, 폐쇄적인 형태로 인해 육안으로 관찰이 어렵다는 한계가 존재했다. 이러한 단점을 극복하려는 노력의 일환으로 미세 유체를 액적 (Droplet) 형태로 제어하고, 표면 오염에 강한 초소수성 표면 기반의 개방형 액적 제어 (Open channel droplet manipulation) 기술 개발이 최근 많은 주목을 받고 있다. 현재까지, 액적을 제어하기 위하여 전기습윤 (Electrowetting), 유전영동 (Dielectricporesis), 자성유체 (Ferrofluidic) 등을 이용하는 기술들이 개발 되었으나, 전기 또는 자기 에너지로 인한 시료의 손상을 야기할 수 있다. 또한 현재까지 개발된 기술로는 오직 기름, 혈액 등과 같은 표면장력이 낮은 액체 종류의 제어가 불가능하기 때문에 다양한 분야, 특히 바이오 분야에 적용하는 것에 한계가 존재한다. 따라서 전기/자기 에너지를 사용하지 않으며, 기름, 혈액 등과 같은 표면 에너지가 낮은 시료 액적을 제어할 수 있는 초소유성 액적 제어 기술의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 신축성 있는 폴리머 위에 초소유성 표면을 구현하고 국부적 기판 흡입 장치를 이용하여 초소유성 액적 제어 장치를 구현하고 이를 이용하여 생체 물질 분석 플랫폼을 개발하였다. 초소유성 표면은 신축성이 뛰어난 폴리머 기판 위에 표면 에너지가 낮은 플루오르화 이산화규소 (Fluorinated SiO2) 나노입자를 코팅하여 제작하였다. 이렇게 제작된 기판의 밑면에 진공팁 (Vacuum tip)을 이용하여 음압 (Negative pressure)을 가하면, 기판이 흡입되면서 국부적으로 우물 모양의 오목한 형태를 지니게 된다. 이 때 초소유성 표면과 액적 사이의 접착력이 매우 작기 때문에 중력에 의하여 액적이 국부적으로 형성된 우물의 안쪽 방향으로 이동하게 되고 진공팁의 움직임에 따라 이동하게 된다. 또한, O2 플라즈마 처리를 통하여 부분적으로 친수성 패턴을 형성하여 1 μL 가량의 미세 액적 패턴을 형성할 수 있는 기술을 구현하였으며, 이 기술을 통하여 액적 시료 내의 포도당 및 요산의 농도 검출을 실시하여 생체 물질 분석 시스템으로서의 가능성을 확인했다. 본 초소유성 표면을 이용한 액적 제어 장치는 화학물질의 정밀한 합성, 미량의 혈액을 이용한 다양한 질병 검사 등에 활용될 수 있기 때문에 다양한 응용 분야에서 산업적 활용도가 높을 것으로 예상된다. |
| 저자 | 한희탁, 신세라, 김현철, 이태윤 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | <P>초소유성; 액적 제어; 생체 물질 분석</P> |
