2017년 1월10일 Nature에 흥미로운 논문이 하나 게재 되었다. ‘Hand-powered ultralow-cost paper centrifuge’라는 제목의 논문으로 스탠포드대학교 생명공학자인 마누프라카시 교수팀이 게재하였으며, 저비용, 가벼운무게를 가진 휴대용 고속 원심분리기를 개발하였다는 내용이다.

페이퍼퓨지(Papefuge) #

혈액에서 혈청과 말라리아 기생충을 분리하려면 고속 원심분리기(Ultra-centrifuge)가 필요하다. 고속 원심분리기는 보통 1억이 넘는 고가이며, 무게가 무겁고 전기가 필요하여 아프리카 같은 오지에서는 사용하는데 어려움이 있다. 그래서 마누프라카시(Manu Prakash) 교수팀은 종이로 원심분리기를 만들었다. 어릴적 가지고 놀던 실팽이에서 아이디어를 얻었다. 실을 관통시킨 원반 모양 종이에 혈액을 담은 작은 용기를 장착해 실팽이처럼 회전시키는 것이다. 이전에는 실팽이가 어떻게 작동하는지 아무도 몰랐는데, 수학적으로 작동원리를 분석했다. 회전속도는 125,000rpm(30,000g)으로 이론적으론 1,000,000rpm까지 가능하다고 한다. 이 속도는 일반적으로 쓰이는 고속 원심분리기보다 빠른 속도로써 1분30초면 혈액에서 혈청을 분리할 수 있으며, 15분이면 말라리아 기생충을 분리하는데 충분하다. 놀라운 것은 가격이 단돈 20센트, 한화로 약 200원이면 제작이 가능하다는 것이다. 마누프라카시 교수팀은 또한 polydimethylsiloxane, 플라스틱 그리고 3D프린터로 만든 원심분리용 미세유동관도 개발하였다. 이 기구는 페이퍼퓨지를 위한 도구로 사용될 것이다. 페이퍼퓨지는 아직 시제품 단계이지만 저렴한 비용, 가벼운 무게라는 장점을 이용하여 오지에서 질병으로 고통받는 사람들을 위해 사용할 예정이다.

그림1.페이퍼퓨지(Video: Manu Prakash et. al., 2017)

그림2.Quantification for QBC(Nature Biomedical Engineering 1,Manu Prakash et. al., 2017)

마누프라카시와 폴드스코프 #

마누프라카시(Manu Prakash)는 스탠포드대학교 교수이다. MIT에서 M.S와 Ph.D를 하였으며, 2014년 ‘폴드스코프(Foldscope)’를 개발한 것으로 유명하다. ‘폴드스코프(Foldscope)’란 ‘1달러 현미경’으로 불리우며 도면을 따라 접어 만드는 현미경이다. A4 크기만한 기본 종이틀과 풀, 스위치와 배터리, LED로 구성되었으며 방수도 가능하다. 최대 2,000배까지 샘플을 확대해 관찰할 수 있다. 렌즈는 0.56달러, 3V 버튼형 배터리가 0.06달러, LED가 0.21달러로 모두 합해야 0.97달러다. 관찰한 물체가 전염성을 띌 경우를 고려해 제품은 모두 1회용으로 만들어졌다. 폴드스코프는 글로벌 질병 문제를 해결하기 위해 만들었지만, 학교 과학수업에도 유용히 쓰이고 있다. 유치원 학생들도 손쉽게 조립할 수 있는 덕분에 아이들에게 생물학에 대한 관심을 유도하기에도 좋다.

그림3.폴드스코프(Foldscope)

그림4.폴드스코프(Foldscope)를 이용한 실험 결과

시사점 #

이모든 것들은 연구를 위한 연구가 아닌 오지 및 저개발 국가를 위한 연구로 시작이 되었다고 생각한다. 이러한 연구를 통해 저개발국가를 위한 개발 뿐만 아니라 개발 및 상업용 단가를 크게 낮추는 데 기여를 할 수 있으며, 이로서 더 많은 연구를 하는데 일조할 수 있을 것이라 예상이 된다.

인용 #

http://asadal.bloter.net/20333
http://imnews.imbc.com/replay/2017/nwdesk/article/4204250_21408.html
http://www.nature.com/articles/s41551-016-0009
http://gizmodo.com/this-human-powered-paper-centrifuge-is-pure-genius-1790996940
http://www.bloter.net/archives/185084