미세유체 내 농도 제어가 가능한 리듬 발생 장치

제목	​미세유체 내 농도 제어가 가능한 리듬 발생 장치
추천 연구 논문	Garrison, Joshua, et al. "An electrically-controlled programmable microfluidic concentration waveform generator." Journal of biological engineering 12.1 (2018): 1-10.https://jbioleng.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13036-018-0126-3
선정 이유	생물학적 시스템은 공간적으로나 시간적으로나 다른 복잡한 환경 조건을 가지고 있음. 의약품에 대한 세포 반응, 사이토카인 농도, 일주기 리듬과 그 대사 징후를 포함한 이러한 시스템을 미세유체 장치 내에서 연구하기 위해 가변적인 수용성 인자의 농도를 조절할 필요가 있음. 따라서 임의 파형으로 시간 가변 농도를 달성할 수 있는 플랫폼이 필요함. 기존의 방식으로는 균일한 파형을 디자인하기가 까다로웠음. 본 연구진은 미세유체 장치에 적용 가능한 매우 균일한 패턴의 물질농도 파형을 발생시킬 수 있는 장치를 디자인을 하였음. 본 논문을 응용하면 생체리듬 연구에 활용할 수 있는 파형을 구현할 수 있을 것으로 판단되어 선정하였음.
주요 내용	​전기회로 및 미세유체 장치를 디자인하여 빠르고 정확하게 농도 파형을 형성할 수 있는 미세유체 시스템을 개발함. 디지털 소스에서 아날로그 신호를 생성에 일반적으로 사용되는 방법인 펄스 폭 변조(PWM)를 적용함. 저역 통과 필터(저주파 신호 허용, 고주파 신호 차단), 저항기 및 믹서의 세 가지 미세유체 장치 내 구성 요소를 디자인하여 이 기술을 구현하였음. 각 미세유체 장치 내 요소를 개별적으로 최적화하여 높은 정확도로 원하는 농도의 파형을 생성하였음. 그 결과, 특정물질을 주파수 범위가 100mHz에서 400mHz인 사각파, 톱니파, 정현파, 삼각파의 파형을 비교적 균일하게 생성하였음.
시사점	다음의 논문에서는 생체리듬 연구에 필요한 다양한 화학물질의 농도 파형을 형성할 방법을 제시하고 있음. 우리는 이 플랫폼을 통해 다양한 생물학적 연구가 가능해질 것으로 예상함. 또한, 이 기술은 치료 효과를 높이고 독성을 감소시키기 위해 의약품의 정확한 투여를 가능하게 하는 생물의학 장치의 개발에 도움을 줄 것으로 기대함.