박용근 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 교수 연구팀이 췌장 같은 3차원 생체조직을 염색 없이 고해상도로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다.
KAIST는 박 교수 연구팀이 광학적 메모리 효과를 이용해 두꺼운 생체 조직을 실시간으로 고해상도로 관찰하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 연구 결과는 지난 2월 17일 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)에 실렸다.
기존의 광학 기술은 두꺼운 생체 조직을 관찰할 때 조직 내부에서 발생하는 빛의 산란으로 인해 광학적 수차(aberration)가 생기고, 이로 인해 영상 품질이 저하되는 문제가 있었다.
연구팀은 광학적 메모리 효과(optical memory effect)를 이용해 문제를 풀었다. 광학적 메모리 효과는 빛이 기울어질 때, 산란된 빛도 함께 기울어지는 현상으로, 생체 조직과 같은 복잡한 산란 매질에서도 관찰할 수 있다. 연구팀은 광학적 메모리 효과를 이용해 빛의 작은 입사각 변화에서 발생하는 위상 차이를 분석하고, 이를 기반으로 수차를 검출해 보정했다.
새로 개발된 기법을 적용한 결과, 생체 조직 내부의 세포 구조를 더욱 세밀하게 관찰할 수 있었다. 마이크로미터 크기의 시료에서 발생하는 변화도 실시간으로 포착하는 데 성공했다.
박용근 교수는 "이번 연구는 기존 이미징 기술의 한계를 극복하는 새로운 접근 방식으로, 홀로토모그래피 기반 비침습적 생체 이미징 및 진단 연구에 큰 영향을 미칠 것"이라며 "앞으로는 생체 조직의 더욱 정밀한 3차원 이미징을 통해 세포 수준에서의 다양한 생명현상을 이해하는 연구를 지속할 계획"이라고 말했다.
참고 자료
Nature communications(2025), DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-025-56865-z