포항공과대학교(POSTECH)는 김철홍 IT융합공학과 교수 연구팀이 혈관과 장기를 초고해상도로 관찰할 수 있는 '볼펜' 크기의 현미경을 개발했다고 26일 발표했습니다.
이번 성과는 '휴대성', '빠른 촬영 속도', '선명한 화질'이라는 세 가지 과제를 성공적으로 해결한 것으로, 최근 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재되었습니다.
이 연구는 광-음향 현미경(PAM) 기술을 활용하여 수술실이나 응급 현장에서 사용할 수 있는 손에 들고 다니며 선명한 영상을 제공하는 현미경을 개발한 것으로 주목받고 있습니다. 이를 통해 혈관과 미세 구조를 3차원 영상으로 구현할 수 있으며, 조영제가 필요 없다는 장점을 가지고 있습니다.
연구팀은 투명 초음파 트랜스듀서(TUT)와 광섬유 스캐너를 결합한 핸드헬드 광-음향 현미경 'hPAM-TUT'를 개발했습니다. 이 현미경은 지름 17㎜, 무게 11g에 불과하며, 7㎛ 해상도를 구현하고 직경 2.6㎜ 시야에서 단일 3차원 볼륨 영상을 1.5초 만에 획득할 수 있는 빠르고 선명한 영상을 제공합니다.
동물 실험을 통해 이 현미경의 성능을 검증한 결과, 복잡한 혈관망들을 선명하게 확인할 뿐만 아니라, 전이 초기 종양 주변에 형성되는 비정상적 혈관 구조를 선명하게 시각화하여 종양 미세 환경의 변화를 정밀하게 포착할 수 있음을 확인했습니다.
이러한 현미경은 수술 중 병변을 실시간으로 확인하거나 초기 암을 빠르게 탐지하는 등 임상 현장에서 활용 가능성이 크다고 기대되며, 다양한 분야에서 진단과 치료의 정확도를 높이는 기반 기술로 발전할 것으로 예상됩니다.
해당 연구는 교육부·한국연구재단 등 다양한 기관의 지원을 받아 수행되었습니다.