01 연구 배경: 싱글셀 이미징의 기술적 도전
암 연구 분야에서 살아있는 세포를 대상으로 한 싱글셀 이미징 기술은 다음과 같은 핵심적인 기술적 병목 현상에 직면해 있다, 즉 고속 유량 조건 하에서 세포 생존력을 유지하면서도 여러 유체를 정확하게 전환하는 방법이다.
홍콩대학교 연구팀은 개별 암세포를 장시간 촬영하는 과정에서, 지속적인 세포 생존력과 정상적인 생리 상태를 보장하기 위해 고유량(100-400mL/min)의 영양 물질과 배양 매체를 계속 공급해야 하는 과제를 안고 있었다. 기존의 주사기 펌프와 일반적인 마이크로플루이딕스 장치로는 고속 유량 조건에서 안정적인 유체 제어와 빠른 전환을 구현하기 어려웠다.
고속 이미징의 유체 제어 문제는 주로 두 가지 측면에서 나타났다. 첫째, 암세포는 이미징 과정 동안 지속적인 영양 공급과 대사 노폐물 제거가 필요하며, 이는 시스템이 고유량에서도 매우 안정적인 유체 환경을 유지할 것을 요구한다. 둘째, 실험 중에는 다양한 배양액, 염색약, 세척액 등 서로 다른 용액 사이를 빈번하게 전환해야 한다.
일반적인 마이크로플루이딕스 장치들은 고유량 조건에서 상당한 맥동류(pulsatile flow)와 압력 변동을 발생시키는데, 이러한 불안정성은 세포 생존력에 직접적인 영향을 미치고 이미지 품질 저하로 이어진다. 또한, 기존 시스템은 다중 용액 전환 시 명백한 지연과 교차 오염의 위험이 있어, 정밀한 시간 순서 제어가 필요한 연구 요구 사항을 충족시킬 수 없었다.
02 기술적 돌파: 해홍 Elveflow 마이크로플루이딕스 기술 도입
이러한 기존 방식의 고속 유체 제어 한계에 직면하여, 홍콩대학교 연구팀은 정밀 압력 구동형 마이크로플루이딕스 기술로 눈을 돌렸다. 체계적인 평가 끝에, 그들은 최종적으로 해홍 Elveflow 마이크로플루이딕스 솔루션을 선택했다.
해홍 Elveflow 마이크로플루이딕스 시스템은 독창적인 압전 제어 메커니즘과 첨단 유체 역학 설계를 통해, 100-400μL/min*의 고속 범위에서 맥동 없는 안정적인 흐름을 구현하며, 싱글셀 이미징에 이상적인 기술 플랫폼을 제공했다.
이 시스템은 고정밀 압력 controller, 마이크로 유량 센서, 그리고 다중 채널 회전 밸브를 통합하여 폐회로 제어 유체 처리 시스템을 형성했다. 특히, 이 시스템은 고속 흐름을 유지하면서도 여러 용액 간의 전환을 밀리초(ms) 단위로 구현할 수 있어, 기존 장비들이 직면했던 기술적 난관을 완벽하게 해결했다.
액체 순차 주입 개요도
03 왜 CAN 버스를 따로 다루나요?
해홍 Elveflow 솔루션: 고속 안정성 및 빠른 전환을 위한 기술적 돌파구
홍콩대학교 연구팀이 채택한 해홍 Elveflow 마이크로플루이딕스 시스템은 고속 유체 제어 분야에서 다음과 같은 세 가지 핵심 이점을 보여준다:
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탁월한 고속 안정성
본 시스템은 특허받은 피드백 압력 제어 기술과 높은 응답성을 가진 압전 밸브를 결합하여, 100-400µL/min(마이크로리터/분)의 유량 범위에서 놀라운 안정성을 유지한다. 실제 테스트에 따르면, 이 유량 범위 내에서 시스템은 유량 변동을 ±0.1% 이내로 제어할 수 있으며, 이는 전통적인 주사기 펌프의 일반적인 ±5-10%와 비교했을 때 훨씬 뛰어난 성능이다.
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매끄러운 다중 유체 전환
통합된 고속 로터리 밸브 모듈을 통해 진정한 의미의 매끄러운 유체 전환이 가능하다. 전환 시간은 150ms 이하이며, 서로 다른 용액으로 전환할 때 유량 변동이 거의 발생하지 않다. 이러한 특성 덕분에 연구자들은 세포 상태나 이미지 수집에 방해 없이, 이미징 과정 중에 배지 또는 시약을 신속하게 교체할 수 있다.
해홍 Elveflow MUX 마이크로플루이딕스 분배 밸브
MUX분배 밸브 수동 전환
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지능형 프로세스 제어
시스템에 탑재된 지능형 제어 소프트웨어를 통해 연구원은 복잡한 실험 프로토콜을 사전에 설정할 수 있다. 여기에는 다양한 유속의 점진적 변화, 시간 기반 전환, 조건부 응답식 제어 등이 포함된다. 이러한 유연성 덕분에 홍콩대학교 팀은 생체 내 실제 유체 역학 환경을 정밀하게 모사하고, 더욱 생리학적으로 관련성이 높은 실험 데이터를 얻을 수 있었다.
MUX분배 밸브 자동 전환
04 협력 성과: 해홍과 홍콩대학교의 기술적 시너지
홍콩대학교와 해홍의 협력은 싱글셀 이미징 연구에 새로운 기술 표준을 세웠다. 이번 협력은 최첨단 연구 요구가 기술 혁신을 이끄는 상생 발전 모델을 성공적으로 보여준 사례이다. 이번 협력으로 해홍의 Elveflow 마이크로플루이딕스 시스템은 홍콩대학교가 연구 과정에서 직면했던 핵심 기술 난제를 해결했다. 즉, 세포 생존력을 유지하면서 초고속 유량인 분당 100-400pL(피코리터)의 정밀한 제어와 다중 유체의 신속한 전환을 동시에 실현하는 것이다. 이러한 기술적 돌파구는 고급 연구 응용 분야에서 해홍 Elveflow 장비의 탁월한 성능을 입증했을 뿐만 아니라, 복잡한 실험 환경 속에서도 뛰어난 안정성과 신뢰성을 증명했다.
이번 성공적인 협력은 양측의 견고한 협력 기반을 마련했다. 앞으로 디센과 홍콩대학교는 마이크로플루이딕스 기술 분야에서의 협력을 더욱 심화하여, 더 많은 첨단 연구 응용 시나리오를 공동으로 개척하고, 정밀 의료 및 암 진단 기술의 혁신적인 발전에 함께 기여할 것이다.
