| 초록 |
□ 연구개요 본 연구에서는 혈액의 이화학적 검사방법이 아닌 혈유변학적 특성과 혈소판 반응을 측정할 수 있는 3D 프린팅 바이오칩을 공학 분야와 융합연구를 통해 개발하고 이를 이용하여 치주염에 기인한 순환기 질환의 진단에 도움이 되는 인자를 도출하는 것을 목표로 하였다. 연구 과제를 통하여 3D 바이오칩을 활용하여 혈액의 염증성 지표인 혈소판 침강속도 (ESR) 지수 측정을 위한 기기 및 처리법을 개발하였으며 이를 논문과 특허를 통해 발표할 수 있었다. □ 연구 목표대비 연구결과 ※ 혈유변학적 측정을 위한 3D 프린팅을 이용한 미세칩 제작 - 적혈구 변형성을 측정하기 위한 미세채널을 가진 바이오 칩을 기존의 lithography 제작방식이 아닌 polyjet 방식의 3D 프린터를 사용하여 제작하였으며, 측정법 또한 스마트폰을 이용하여 시행함으로써 적은 혈액양으로 적혈구 변형성 측정이 가능하였음. ※ 기계학습을 적용한 적혈구 침강지수 (ESR) 측정법 알고리즘 개발 - 비특이적 염증성 질환의 진단에 사용되는 적혈구 침강지수의 단점인 긴 측정시간을 개선하기 위해 GRU 신경망을 사용하여 오차 및 진단시간을 줄인 ESR 예측모델을 제안하고자 하였다. 랜덤 포레스트, FFNN, WDNN과 GRU 모델을 비교하였으며 GRU기반 모델이 가장 뛰어난 성능과 안정된 모델임을 알 수 있었다. 이를 이용하여 1시간에서 30분으로 진단시간을 줄일 수 있었다. ※ 3D 프린팅 칩과 미세진동펌프를 이용한 미세진동 적혈구 침강지수 (MV-ESR) 측정법 개발 - 혈액에 미세진동을 가할시 좀 더 빠른 ESR을 얻을 수 있는 것을 확인하였으며, 이를 위해 미세채널을 가진 바이오칩과 미세진동 펌프를 적용하여 미세진동 적혈구 침강지수 측정법을 개발하였다. 이를 정상혈액과 치주염환자 혈액과의 비교를 통해 유효성을 확인할 수 있었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ※ 임상적 의의 - 심혈관질환의 원인중 하나인 염증성 질환의 진단에 가장 기본적으로 사용되는 ESR의 측정법을 개선하기위해 혈액의 미세흐름을 조절하기 위한 3D 프린팅 바이오칩을 제작하고 기계학습법을 적용하여 데이터 알고리즘을 개발하였으며, 미세진동펌프를 적용하여 개선된 측정법을 제시하였다. 이에 적용된 3D 프린팅 바이오칩은 다양한 혈액의 특성 분석 (당뇨, 심질환, 혈소판기능장애 질환)에 적용할 수 있으며, GRU모델 및 미세진동펌프 및 카메라를 이용한 측정 기기의 개발은 혈액 점도의 다양한 특성을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다. ※경제 산업적 측면 - 기존 자동화된 ESR 측정기기의 알고리즘 개선에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
