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연구성과 의학약학
수술 중 조직검사를 하는 고해상도 현미경
Bio통신원(POSTECH)
- 등록일2023.11.20
- 조회449
수술 중 악성으로 의심되는 종양을 발견하면 수술이 끝난 후 검사를 진행하고, 필요한 경우 재수술을 한다. POSTECH(포항공과대학교) 연구팀은 지난 연구에서 실시간으로 조직검사가 가능한 자외선 광음향 현미경(이하 UV-PAM1))을 개발해 수술 기간을 획기적으로 줄였다. 그리고 최근 UV-PAM의 해상도를 향상시키는 데 성공하여 빠르고 정확한 조직검사가 가능한 현미경을 개발했다.
POSTECH 전자공학과 · IT융합공학과 · 기계공학과 · 융합대학원 김철홍 교수, IT융합공학과 김진영 교수 · 통합과정 김동규 · 박사과정 박은우 씨, 가톨릭대 성모병원 정찬권 교수 공동 연구팀은 자외선 영역에서도 투명한 초음파 센서를 개발해 UV-PAM의 해상도를 높였다. 이 연구는 소재 분야 국제 학술지인 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰즈(Laser & Photonics Reviews)’에 게재됐다.
세포의 핵산이 자외선을 강하게 흡수하는 특성을 이용한 UV-PAM은 염색이나 표지(labeling)없이 시료를 빠르게 분석한다. 그래서, 수술 중 악성으로 의심되는 종양이 발견되는 경우 바로 조직검사를 진행할 수 있다. 하지만 UV-PAM으로 촬영한 이미지는 기존 현미경에 비해 해상도가 낮다는 한계가 있었다.
UV-PAM의 해상도를 높이려면 자외선의 초점거리를 획기적으로 줄여야 하며, 이를 위해서는 자외선 영역에서 투명한 센서가 필요하다. 연구팀은 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride)를 압전소자로, 은 나노와이어(nanowire)를 전극으로 활용해 자외선에서도 투명한 센서를 개발했다.
연구팀이 개발한 센서를 UV-PAM에 적용한 결과, 현미경의 개구수(Numerical Aperture)2)가 0.38로 향상되었으며, 측면 해상도(spatial resolution)도 0.47±0.03 μm로 개선되었다. 이어, 실제 동물의 뇌와 암 조직검사에서도 이 센서를 적용한 UV-PAM은 우수한 성능을 보였다.
김철홍 교수는 “자외선 영역에서도 투명한 초음파 센서를 개발한 연구는 이번이 처음”이라며, “수술 중 조직검사의 정확성을 높여 촌각을 다투는 환자들에게 큰 도움이 되기를 바란다”는 말을 전했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견기술사업, BRIDGE융합연구개발사업, 대학중점연구소지원사업, 범부처 전주기 의료기기 연구개발사업, BK21사업, 산업혁신인재 성장지원(R&D)사업 지원으로 수행됐다.
쥐의 뇌 조직을 이용한 조직학적 영상 비교 [사진=POSTECH]
논문명
An Ultraviolet-Transparent Ultrasound Transducer Enables High-Resolution Label-Free Photoacoustic Histopathology(자외선 투명 초음파 트랜스듀서 기반 고해상도 비표지 광음향 조직병리검사)
연구자
김철홍(공동교신저자, POSTECH 전자공학과 · IT융합공학과 · 기계공학과 · 융합대학원), 김진영(공동교신저자, POSTECH IT융합공학과), 김동규(공동1저자, POSTECH IT융합공학과), 박은우(POSTECH IT융합공학과), 정창권(공동교신저자, 가톨릭대 성모병원)
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