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생체 내부 세포 구조까지 볼 수 있는 광학현미경 개발

IBS·KAIST, 초음파 이용해 제브라피시 근육 조직까지 관찰

생체 내부의 세포 구조까지 자세히 볼 수 있는 광학현미경이 개발됐다.

기초과학연구원(IBS)은 최원식 부연구단장과 KAIST 바이오 및 뇌공학과 장무석 교수 공동 연구팀이 초음파를 이용해 생체 내부의 미세 구조를 관찰할 수 있는 광학 현미경을 개발했다고 19일 밝혔다.

광학현미경은 맨눈으로는 볼 수 없는 미세구조를 확대해 보여주지만, 생체 조직 내부까지 관찰하는 데는 한계가 있다.

빛이 생체 조직을 투과할 때 직진광(직진하는 빛)과 산란광(무작위로 굴절된 빛)이 생겨나는데, 수많은 세포가 움직이는 생체 조직에서는 산란광이 강해져 이미지 정보가 흐려지기 때문이다.

연구팀은 해상도가 높은 광학 현미경에 생체 내부 깊은 곳까지 이미징할 수 있는 초음파 영상의 장점을 결합했다.

생체 조직 내부를 잘 침투하는 초음파를 집속(한군데로 모음)시킨 뒤 초점을 지나는 빛만 측정하는 방식으로 산란광의 세기를 100배 이상 줄였다.

이때 초음파는 마치 ‘빛 거름망’처럼 무작위로 산란한 빛을 차폐하는 역할을 하게 된다.

연구팀은 초음파 기술이 적용된 광학 현미경을 이용해 살아있는 제브라피시(열대어)에서 척추 안쪽 근육조직의 이미지를 얻는 데 성공했다.

기존 기술로는 장기 등 내부 구조의 산란 현상 때문에 절단을 해야만 관찰이 가능했다.

최원식 부연구단장은 “인체 조직에도 사용할 수 있는 초음파 결합 광학 현미경을 개발할 계획”이라며 “실시간 질병 진단 등에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난 5일 자에 실렸다.

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