나노기술은 현재의 PC 기능을 하나의 칩안에 모두 내장할 수 있는 기술로 PC를 비롯한 가전용품의 크기를 혁신적으로 줄일 수 있는 신기술로 각광받고 있으며, 최근 진행되고 있는 「게놈 프로젝트」로 대표되는 생명공학으로 인해 영화에서나 등장하던 슈퍼맨이 멀지 않은 시일에 가능케 될 전망이다
인간의 모든 유전자 조직을 밝혀내 선천적인 신체장애나 질병에 대한 예방책을 제시해 지금까지 신의 영역으로 남아있던 「생명」을 인간의 영역으로 끌어내린 게놈 프로젝트는 현재 생명공학의 대표적인 연구분야이다. 지난 몇 세기 동안 수많은 질병에 시달려오던 인류가 20세기에 들어 이렇게 급격한 속도로 생명공학을 발전시킬 수 있었던 것은 전자·전기기술의 발전으로 각종 실험에 필요한 장비가 엄청난 속도로 발전했던 것도 하나의 원인으로 꼽을 수 있다.
「DNA 마이크로 어레이」 기술도 최근 생명공학의 급속한 발전에 크게 기여하고 있다. 반도체 칩 제조 기술을 응용, 방대한 양의 실험장비를 하나의 칩안에 집적해 물 한방울의 5천만 분의 1정도 되는 1피코리터의 시료를 이용해 그동안 신의 영역이라 일컬어지던 DNA 분석과 화학구조 분석 등의 복잡한 작업을 단시일에 완벽하게 실행할 수 있는 기술인 것이다.
■ 반도체 칩 제조기술 응용한 「랩온어칩」으로 획기적 시간·비용 감소
PC를 비롯한 일반 가전용품에 널리 쓰이는 반도체 칩을 제조하는 에칭기술을 응용해 여러 가지 채널과 광다이오드 센서를 이용해 만들어진 「랩온어칩(Lab-on-A-chip)」이야말로 DNA 마이크로 어레이의 핵심기술이라고 할 수 있다.
랩온어칩은 말 그대로 실험실의 전 공정을 하나의 칩에서 이루어지게 하는 것으로 제작방법에 따라 크게 핀을 이용한 마이크로 도팅(dotting), 잉크젯 원리를 이용한 마이크로 드롭핑(dropping), 컴퓨터 칩 제작에 이용되는 포토리토그래피(Photolithography), 전기를 이용한 일렉트로닉 어레이 네 가지로 분류된다. 랩온어칩은 제작방법 뿐만 아니라 사용되는 시료와 연구목적에 따라 각기 다른 방법과 형태로 제작되며, 이러한 점에서 컴퓨터 산업의 주문형 칩과 유사한 개념으로 파악된다.
랩온어칩은 기본적으로 미로처럼 구성되어 미량의 액상 화학물질이 이동하는 채널과 전기적 반응으로 시료의 양을 조절하는 밸브, 각 시료가 합성되어 반응을 일으키는 반응용기 등으로 이루어진다. 이러한 모든 구성요소가 1.2㎠ 크기의 칩안에 구성되어 하나의 실험실을 꽉 채우고 있던 실험장비를 대체하는 것이다.
각기 다양한 시료와 연구목적에 따라 제작된 랩온어칩을 CD처럼 분석기의 트레이에 집어넣고 광다이오드 센서에서 반응을 감지, PC로 전송해 결과를 분석하는 20∼30분간의 시간만 기다리면 완벽한 분석결과를 얻을 수 있다.
1온스에 수십만 달러에 달할 정도로 대량의 시료를 얻기 힘든 생명공학 분야에서 1피코리터 분량의 시료로 단시간 분석기능을 제공하는 랩온어칩은 기존 방대한 양의 실험장비와 기간을 혁신적으로 줄여줄 새로운 패러다임으로 각광받고 있다.
