'니들빔 메타렌즈' 설계 … 기존 대비 초점심도 13.5배 이상 길어뉴로멜라닌의 3차원 분포를 정밀히 시각화하는 데 성공퇴행성 뇌질환 연구 위한 핵심 도구로 주목
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성균관대학교는 생명물리학과 김인기 교수 연구팀이 박별리 교수, 박종찬 교수 연구팀, 포스텍 노준석 교수 연구팀과 협력해 '메타렌즈 기반 3차원 광음향 현미경(photoacoustic microscopy)' 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.광음향 이미징은 빛과 초음파를 결합한 혁신적인 기술로, 생체 조직의 깊은 부위까지 분자 정보를 시각화할 수 있다. 그러나 기존 기술은 빛의 초점 제한으로 인해 3차원 영상화에 어려움이 있었다.
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연구팀은 초점심도를 대폭 확장하면서도 해상도를 유지하는 '니들빔(needle beam) 메타렌즈'를 설계하고, 이를 이산화티타늄(TiO₂) 소재로 구현했다. 이 렌즈는 기존 렌즈보다 초점심도가 13.5배 이상 길어지는 성능을 보인다. 혁신적인 설계로 광음향 현미경의 성능을 크게 개선했다.
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해당 기술은 뇌 오가노이드 내 주요 바이오마커인 뉴로멜라닌의 3차원 분포를 정밀히 시각화하는 데 성공했다. 연구팀은 전뇌 및 중뇌 오가노이드의 멜라닌 분포 차이를 분석하고, 중뇌 오가노이드의 배양 일수에 따른 변화를 확인해 파킨슨병 병리 연구 및 약물 반응성 평가 가능성을 제시했다.
김 교수는 "메타렌즈 광음향 현미경은 다양한 오가노이드에 적용 가능하며, 이를 통해 질병 연구와 신약 개발에 활용될 수 있을 것"이라고 했다. -
이번 연구 결과는 국제학술지인 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 15일 게재됐다. 해당 연구는 한국연구재단 STEAM 글로벌융합연구, 뇌과학 선도융합기술개발사업, 세종과학펠로우십 및 신진연구자지원사업 등을 통해 수행됐다.
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