공기방울 이용 생체조직 더 깊이 관찰

초음파에 의해 생긴 공기방울을 이용해 생체조직을 보다 깊이 관찰할 수 있는 새로운 현미경 기술이 나왔다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 장진호·황재윤 교수 연구팀이 초음파에 의해 만들어진 공기방울 층을 활용해 빛의 투과 깊이를 향상시키는 '초음파 조직 투명화 현미경'을 개발했다고 19일 밝혔다.

광 영상과 광 치료기술은 생명과학 연구와 임상에서 널리 쓰이지만, 생체조직 내에서 발생하는 광 산란으로 인해 빛이 투과하는 깊이가 낮다 보니 심부 조직의 영상 획득과 치료에 한계가 있다.

연구팀은 지난 2017년 초음파를 생체조직에 쬐었을 때 생성되는 마이크로미터 수준의 작은 공기방울들이 빛의 진행 방향으로 광산란을 일으키는 현상을 이용해 빛의 투과 깊이를 향상시키는 기술을 개발한 바 있다. 그동안 미세조직의 구조 정보를 고해상도로 관측하는데 공초점 형광 현미경이 널리 쓰였다. 하지만 생체조직 내부에서 생기는 광 산란으로 인해 수백 마이크로미터를 초과하는 깊이까지 관측하기 어려웠다.

연구팀은 초음파를 이용해 생체조직 내부에 공기방울들이 촘촘하게 채워져 있는 공기방울 층을 원하는 영역에 생성시켜 영상을 획득하는 기술을 개발했다. 생성된 공기방울 층은 광자의 진행 방향에 왜곡이 없어 더 깊은 생체조직까지 빛을 집속시킬 수 있다. 이 기술을 공초점 형광 현미경에 적용하면 기존보다 6배 이상 영상 깊이를 확보할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

아울러, 연구팀은 초음파를 사용하지 않으면 생성됐던 공기방울들이 사라지고, 생체조직에 어떠한 손상도 일어나지 않을 뿐 아니라 공기방울 생성 전의 광학 특성으로 돌아가 생체에 무해하다는 점을 확인했다.장진호 DGIST 교수는 "기존 광 영상과 광 치료기술의 한계를 극복한 기술로, 향후 영상과 치료 깊이를 향상시켜 광학영상 분야에 널리 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 광학 분야 국제 학술지 '네이처 포토닉스(지난 5일자)'에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr