국내 연구진이 두꺼운 생체 조직의 3차원 영상을 정밀하게 관찰할 수 있는 길을 열었다. 이로써 췌장, 대장 같은 두꺼운 생체 조직과 동적 시료도 고해상도 관찰이 가능해졌다. 생명과학 연구와 질병 진단 등 다양한 분야에서 활용할 것으로 기대된다.

KAIST(총장 이광형) 물리학과 박용근 교수팀은 별도의 염색 없이 두꺼운 생체 조직의 3차원 영상을 고해상도로 관찰할 수 있는 디지털 수차(aberration) 보정 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 기존 광학 기술은 두꺼운 생체 조직을 관찰할 때, 조직 내부에서 발생하는 빛의 산란으로 인해 광학적 수차가 생겨 영상 품질이 저하되는 한계가 있었다.

박교수팀은 광학적 메모리 효과(optical memory effect)를 활용해 두꺼운 생체 조직을 실시간으로 고해상도로 관찰하는 기술을 개발했다. 이 기술은 기존 적응형 광학(adaptive optics) 기술보다 더욱 강력한 보정 효과를 제공, 생체 조직 내부의 구조를 보다 선명하게 포착할 수 있다. 광학적 메모리 효과는 빛이 기울어질 때, 산란된 빛도 함께 기울어지는 현상으로, 생체 조직과 같은 복잡한 산란 매질에서도 관찰 가능하다.

새롭게 개발된 기법을 적용한 결과, 연구진은 생체 조직 내부의 세포 구조를 더욱 세밀하게 관찰, 마이크로미터 크기의 시료에서 발생하는 동적 변화를 실시간으로 포착하는 데 성공했다.

이번 연구는 조직 병리학, 신약 개발, 생물학 연구 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 새로운 이미징 기술을 제시, 기존 기술이 극복하지 못한 심층 조직 이미징의 한계를 뛰어넘는 성가로 평가된다.

연구결과는 지난 2월17일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature communications)' 온라인판에 게재(논문명: Digital aberration correction for enhanced thick tissue imaging exploiting aberration matrix and tilt-tilt correlation from the optical memory effect)됐다.

박 교수는 "이번 연구는 기존 이미징 기술의 한계를 극복하는 새로운 접근 방식으로, 홀로토모그래피(Holotomography, HT) 기반 비침습적 생체 이미징 및 진단 연구에 큰 영향을 미칠 것"이라며 "앞으로는 생체 조직의 더욱 정밀한 3차원 이미징을 통해 세포 수준에서 다양한 생명현상을 이해하는 연구를 지속할 계획"이라고 말했다.