IBS, 신경망 등 미세조직 측정 가능한 초고속 현미경 개발

이민우 기자
입력 2022.02.14 10:54
기초과학연구원(IBS) 연구단이 14일 초고속으로 피사체를 고해상도로 이미징할 수 있는 첨단 광학 현미경을 개발했다고 발표했다.

뇌 조직 내 가느다란 신경망 구조 등 인체 내부 깊숙한 생체 조직의 이미지를 선명하게 볼 수 있어 신경의과학 등 분야에서 기존 한계를 벗어나도록 도와줄 것으로 기대된다.

IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단에서 개발한 고해상도 초고속 이미징 과학 현미경 기술 개요 / IBS
IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장(고려대 물리학과 교수) 연구팀은 고해상도 이미징을 위한 측정 횟수를 대폭 감소시켜 초고속으로 이미징할 수 있는 광학 현미경 기술을 개발했다.

이를 적용해 뇌 조직 안 가느다란 신경망 구조의 고해상도 3차원 이미지를 복원하는 데도 성공했다. 일반적인 생체 조직은 광 산란 현상이 심해 노이즈가 크고 매우 복잡한 광학 수차를 유발한다. 때문에 내부 신경 조직 깊은 곳에 대해서는 고해상도 이미징이 어려웠다.

연구진이 개발한 현미경 기술은 수 시간이 소요되는 기존 방법과 달리, 측정 모델(128×128×125㎛3, 마이크로미터)의 촬영에서 3.58초밖에 걸리지 않았다. 시간을 획기적으로 단축했음에도 불구하고, 수평 해상도 0.45㎛, 수직 해상도 2㎛의 고해상도 이미지를 복원했다.

연구에 참여한 윤석찬 연구교수와 이호준 연구원은 "무작위 패턴 조명과 시간 역전 행렬을 이용하면 훨씬 적은 수의 측정에도 불구하고 고해상도 이미지를 얻을 수 있다"며 "기존 방식의 속도 한계를 극복했기 때문에 초고속 3차원 이미징을 통해 보다 빠른 진단과 신경과학 연구 발전을 가져올 것으로 기대한다"고 말했다.

최원식 부연구단장은 "반사 행렬 이미징 방법을 더욱 발전시켜 의생명 광학 기술 분야 활용 범위를 넓혀나가겠다"고 말했다.

연구진은 위 기술을 실제 의료 현장에서 사용할 수 있도록 현미경을 소형화하는 동시에, 질병의 실시간 조기 진단에 적용 가능하도록 준비중에 있다. 본 연구 결과는 국제학술지 ‘라이트 : 사이언스 & 어플리케이션’ 1월 14일자 온라인 판에 게재됐다.

이민우 기자 minoo@chosunbiz.com


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