-
커피링 효과로 감염성 병원균 신속 진단키트 개발
감염성 병원균을 현장에서 육안으로 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 기술이 우리 연구진에 의해 개발됐다. 의료시설 접근이 어려운 환경에서, 그리고 분자진단(RT-PCR) 장비의 대안으로 빠른 사용과 활용이 기대된다.
우리 대학 생명과학과 정현정 교수 연구팀이 '커피링 등온 유전자 검출법(i-CoRi, isothermal coffee ring assay)' 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.
'커피링 효과'란 사물 표면에 떨어진 커피 방울이 증발하면서 특징적인 링(ring) 모양이 생기는 효과다. 연구팀은 이 효과에서 아이디어를 얻어 상온에서 육안으로 병원균 유전자를 선택적으로 감별 및 고감도 검출이 가능한 기술을 개발했다. 이 기술은 RT-PCR 등 기존 분자진단 기술처럼 고가의 정밀한 장비가 필요한 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 정 교수팀이 개발한 기술은 쉽고 간단한 POCT(point-of-care testing) 기술로 저가라는 게 큰 장점이다.
우리 대학 생명과학과 강유경 박사가 제1 저자로, 생명과학과 석박사통합과정 임산해, 나노과학기술대학원 석박사통합과정 류제성 학생이 공동저자로 참여한 이번 연구 결과는 바이오센서 분야 국제학술지 '바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics, IF 10.257)' 9월 6일 字 온라인에 게재됐다. (논문명: Simple visualized readout of suppressed coffee ring patterns for rapid and isothermal genetic testing of antibacterial resistance)
정 교수 연구팀이 개발한 '커피링 등온 유전자 검출법'은 병원균 감염의 빠른 판별을 위해 시료를 표면에 떨어뜨려 커피링 패턴을 유도, 육안으로 관찰함으로써 병원균의 내성 종류를 선택적으로 정확하게 검출이 가능할 뿐 아니라 스마트폰 등을 이용한 모바일 진단이 가능한 기술이다.
콜로이드 용액이 기판 표면에서 증발할 때, 표면장력과 모세관 운동에 따라 미세입자들이 이를 포함하는 용액 방울 주변으로 이동해 특징적인 링 패턴을 형성한다. 연구팀은 표적 유전자 물질이 존재할 경우 미세입자와 유전자 물질의 선택적 인식에 의한 입자-핵산 물질 간 상호 응축을 유도해 링 패턴을 억제함으로써 병원균을 감별했다.
연구팀은 또 커피링 현상에 회전 환 증폭(rolling circle amplification) 기반의 등온 증폭기술을 융합했는데 융합과정에서 생성된 긴 단일 가닥의 표적 DNA 물질이 미세입자(직경 0.1~10 마이크로미터 가량) 크기로 응축되도록 효과를 극대화했다. 연구팀은 이밖에 *젭토 몰 농도 이하의 범위(sub-zeptomolar)에서도 병원균 표적 물질을 육안으로 검출하거나 스마트폰 등 모바일 장치를 통해 기록과 판독이 모두 가능한 기술을 개발했다.
☞ 젭토(zepto): 10＾(-21) 을 뜻하는 접두어. 1 젭토 몰 농도는 용액 10 cc에 분자 6개가 존재하는 농도로, 기존의 현장 진단키트의 경우는 1 젭토 몰 농도의 약 1,000배 이상의 표적 물질이 존재해야 검출이 가능하다.
연구팀에서 개발한 '커피링 등온 유전자 검출' 기술은 신속하고 높은 선택성과 민감도를 지니고 있어 유전자상 2개 염기의 차이를 구별하며 별도의 분석 장비 없이 30분 이내에 항생제 내성 유전자 검출과 함께 혈청 등 복잡한 시료에서도 검출이 가능한 게 특징이다.
연구팀은 이와 함께 자동판독을 위한 진단키트로의 활용을 위해 미세입자에 의해 나타나는 공간 패턴의 이미지를 판독할 수 있는 알고리즘을 정립했고, 이를 통해 커피링 형성에 따른 감염 여부를 판별하는 데 성공했다.
정현정 교수는 "연구팀이 개발한 `커피링 등온 유전자 검출법'은 진료소나 클리닉 등에서 병상 분석을 위해서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ면서 "현재 코로나바이러스감염증(COVID-19)을 진단하는 데 적용하기 위한 연구를 진행 중이다ˮ고 밝혔다.
이번 연구는 한국보건산업진흥원 감염병위기대응기술개발사업 및 한국연구재단의 중견연구자지원사업 지원을 통해 이뤄졌다.
2020.09.16
조회수 31359
-
다양한 바이러스 감염병을 쉽고 빠르게 찾아내는 만능 진단기술 개발
우리 연구진이 감염된 세포의 용해액만으로도 바이러스의 존재 여부를 핵산 증폭 없이 판독이 가능한 신기술을 개발했다. 이 기술은 바이러스의 특이적으로 존재한다고 알려진 ‘이중나선 RNA(이하 dsRNA)’검출을 기반으로 한다.
이 기술이 실용화되면 현재의 유전자 증폭(PCR) 검사와는 달리 시료 준비나 핵산 증폭, RNA 핵산 서열 정보가 필요 없어 각종 바이러스 감염병이나 신·변종 바이러스를 쉽고 빠르게 진단하는 기술이나 키트(Kit) 등을 개발하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
우리 대학 생명화학공학과 리섕·김유식 교수 공동연구팀은 바이러스의 특징을 이용해 다양한 종류의 바이러스를 검출할 수 있는 만능 진단기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 생명화학공학과 박사과정에 재학 중인 구자영, 김수라 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 `바이오마크로몰레큘스(Biomacromolecules' 4월 9일 字 온라인 판에 게재됐다. (논문명: Reactive Polymer Targeting dsRNA as Universal Virus Detection Platform with Enhanced Sensitivity).
RNA(리보핵산)는 일반적으로 DNA(디옥시리보핵산)가 가진 유전정보를 운반해 단백질을 생산하게 한다. 그러나 단백질을 만들지 않는 다양한 `비번역 RNA(non-coding RNA)'가 존재하는데 이들은 세포 내 신호전달, 유전자 발현 조절, 그리고 RNA 효소적 작용 등의 다양한 역할을 맡는다. 이러한 비번역 RNA들에 상보적인 핵산 서열을 가지는 RNA가 결합해 형성된 `dsRNA'는 특히 바이러스에서 특이적으로 많이 발견된다.
dsRNA는 DNA 바이러스의 전사 또는 RNA 바이러스의 복제 과정에서 생산되는데, 인간 세포는 바이러스 dsRNA를 외부 물질로 인지해 면역반응을 일으킨다. 특이하게도 바이러스 dsRNA를 인지하는 인간의 선천성 면역반응시스템은 핵산 서열 정보를 무시한 채 dsRNA의 길이나 말단 구조와 같은 형태적 특징을 이용해 dsRNA와 반응한다. 인간 면역체계가 다양한 종류의 바이러스에 대처를 가능케 하는 이유다.
공동연구팀은 이런 인간 면역체계의 원리에 착안해 바이러스의 특징인 길이가 긴 dsRNA를 검출할 수 있는 기판 제작을 통해 다양한 종류의 바이러스를 핵산 서열 정보 없이 검출할 수 있도록 했다. 실리카 기판 표면에는 펜타 플루오르 페닐 아크릴레이트(PPFPA) 반응성 고분자를 코팅해 높은 효율로 빠르고 간편하게 dsRNA를 인지하는 항체를 고정시켰다. 이렇게 개발된 기판에서 면역반응을 일으키는 76bp(base pair, 염기 쌍 개수를 의미하는 길이 단위) 이상의 긴 길이를 가지는 dsRNA를 검출할 수 있었다. 또한, 감염이 되지 않은 세포에서 발견되는 단일 가닥 RNA와 함께 19bp의 짧은 dsRNA는 전혀 검출되지 않아 바이러스 감염 진단용으로 활용 가능성을 확인했다.
연구팀은 이어 바이러스 dsRNA의 긴 길이를 활용한 2단계 검출 방법을 찾기 위해 많은 도전 끝에 특이도 및 민감도가 향상된 바이러스 dsRNA 검출기술을 개발하는 데 성공했다.
연구팀은 이와 함께 시료 준비과정도 대폭 간편화시켜 세포에서 RNA를 분리하거나 정제 작업 없이 감염된 세포의 용해액만을 이용해 바이러스 dsRNA를 검출할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술을 A형과 C형 간염 바이러스에 감염된 세포에 적용한 결과, 바이러스 dsRNA의 존재 여부를 핵산 증폭 없이 판독하는 데에도 성공했다.
KAIST 생명화학공학과 리섕 교수는 "이번 연구에서는 A형 간염과 C형 간염 dsRNA만을 검출했지만, 바이러스 dsRNA는 다양한 종류의 바이러스에서 발견된다ˮ 면서 "이번에 개발한 dsRNA 검출기술은 다양한 바이러스에 적용 가능해 만능 감염병 진단기술로 발전될 수 있고, 특히 공항·학교 등 공공장소에서도 쉽고 빠르게 감염병을 검출할 수 있어 효과적인 방역대책을 마련하는데 유용할 것ˮ 이라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업과 국방과학연구소 순수기초연구 용역사업에 지원을 받아 수행됐다.
2020.06.01
조회수 16497
-
정확성이 획기적으로 향상된 코로나19 영상 진단 기술 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 예종철 교수 연구팀이 흉부 단순 방사선 촬영 영상으로 신종 코로나바이러스 감염증(이하 코로나19) 진단의 정확성을 획기적으로 개선한 인공지능(AI) 기술을 개발했다.
예 교수 연구팀이 개발한 인공지능 기술을 사용해 코로나19 감염 여부를 진단한 결과, 영상 판독 전문가의 69%보다 17%가 향상된 86%이상의 우수한 정확성을 보였다고 KAIST 관계자는 설명했다.
이 기술을 세계적으로 대유행하는 코로나19 선별 진료(Triage)체계에 도입하면 상시 신속한 진단이 가능할 뿐만 아니라 한정된 의료 자원의 효율적인 사용에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.
오유진 박사과정과 박상준 박사과정이 공동 1저자로 참여한 이 연구 결과는 국제 학술지 `아이트리플이 트랜잭션 온 메디컬 이미징(IEEE transactions on medical imaging)'의 `영상기반 코로나19 진단 인공지능기술' 특집호 5월 8일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Deep Learning COVID-19 Features on CXR using Limited Training Data Sets)
현재 전 세계적으로 확진자 500만 명을 넘긴 코로나19 진단검사에는 통상 역전사 중합 효소 연쇄 반응(RT-PCR, Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)을 이용한 장비가 사용된다. RT-PCR 검사의 정확성은 90% 이상으로 알려져 있으나, 검사 결과가 나오기까지는 많은 시간이 걸리며 모든 환자에게 시행하기에 비용이 많이 든다는 단점이 있다.
컴퓨터 단층촬영(CT, Computed Tomography)을 이용한 검사도 비교적 높은 정확성을 보이지만 일반적인 X선 단순촬영 검사에 비해 많은 시간이 소요되고 바이러스에 의한 장비의 오염 가능성 때문에 선별 진료에 사용되기 어렵다.
흉부 단순 방사선 촬영(CXR, Chest X-ray)은 여러 폐 질환에서 표준 선별 검사로 활용되고 있지만 코로나19에는 RT-PCR와 CT 검사에 비해 정확성이 현저하게 떨어진다. 그러나, 최근 팬데믹으로 세계 각국에서 확진자 수가 급증함에 따라 비용이 적게 들어가고 검사방법이 용이한 CXR 검사를 정확성을 높여 활용하자는 요구가 증가하고 있다.
그동안 심층 학습(Deep Learning) 기법을 적용해 CXR 영상을 통해 코로나19를 진단하는 여러 연구사례가 보고되고 있지만 진단 정확성을 높이기 위해서는 많은 양의 데이터 확보가 필수적이며 현재와 같은 비상 상황에서는 일관되게 정제된 대량의 데이터를 수집하기가 극히 어렵다.
예 교수 연구팀은 자체 개발한 전처리(Preprocessing)와 국소 패치 기반 방식(Local Patch-based Approach)을 통해 이런 문제점을 해결했다. 적은 데이터 세트에서 발생할 수 있는 영상 간 이질성(Heterogeneity)을 일관된 전처리 과정으로 정규화한 뒤, 국소 패치 기반 방식으로 하나의 영상에서 다양한 패치 영상들을 얻어냄으로써 이미지의 다양성을 확보했다.
또 국소 패치 기반 방식의 장점을 활용한 새로운 인공지능 기술인 `확률적 특징 지도 시각화(Probabilistic Saliency Map Visualization)' 방식을 활용해 CXR 영상에서 코로나19 진단에 중요한 부분을 고화질로 강조해주는 특징 지도를 만들었는데 이 지도가 진단 영상학적 특징과 일치하는 것을 확인했다.
예종철 교수는 "인공지능 알고리즘 기술을 환자의 선별 진료에 활용하면 코로나19 감염 여부를 상시 신속하게 진단할 수 있고 이를 통해 가능성이 낮은 환자를 배제함으로써 한정된 의료 자원을 보다 우선순위가 높은 대상에게 효율적으로 배분할 수 있게 해줄 것ˮ 이라고 말했다.
한편, 이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2020.05.25
조회수 17249
-
초음파를 내비게이션으로 사용하는 광학현미경 개발
생체 내부를 꿰뚫어볼 수 있는 새로운 현미경이 나왔다. 바이오 및 뇌공학과 장무석 교수 연구팀이 기초과학연구원 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장 연구팀과의 공동 연구를 통해 초음파를 이용해 기존 현미경으로 볼 수 없었던 생체 내부의 미세구조를 관찰하는 기법을 개발했다.
연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)2월 5일자 온라인 판에 게재됐다.
사람의 눈은 250㎜ 떨어진 거리에 70㎜의 간격을 두고 놓인 물체를 구분할 수 있다. 이보다 작은 미세구조를 관찰하기 위해서는 광학현미경이 필요하다. 광학현미경은 눈으로 볼 수 없는 작은 미세구조를 확대해서 보여준다. 하지만 생체조직을 관찰할 때는 이야기가 달라진다.
빛이 생체 조직을 투과할 때 직진광과 산란광이라는 두 종류의 빛이 생겨난다. 직진광은 말 그대로 생체 조직의 영향 없이 직진하는 빛이며, 산란광은 생체 조직 내 세포나 세포 내 구조의 영향에 의해 진행 방향이 무작위로 굴절된 빛이다. 광학 현미경으로 생체 조직 깊은 곳을 관찰하려면 직진광에 비해 산란광이 강해져 이미지 정보가 흐려진다는 치명적인 단점이 있다. 안개 속을 볼 수 없듯, 생체 조직의 수많은 세포와 구조들이 빛을 산란시켜 이미지를 흐리게 만들기 때문이다. 반면, 초음파 영상은 태아를 감별할 수 있을 정도로 생체 내부 깊은 곳까지 이미징할 수 있지만, 해상도가 낮아 미세한 구조를 볼 수 없다는 단점이 있다.
연구진은 광학 현미경과 초음파 영상의 장점을 결합하여, 생체 내부 깊은 곳을 높은 해상도로 관찰할 수 있는 초음파 결합 광학 현미경을 개발했다. 초음파 결합 현미경은 생체 조직 내부를 잘 침투하는 초음파를 집속시킨 후, 초음파의 초점을 지나는 빛만 측정하는 방식으로 산란광의 세기를 크게 감쇄시킬 수 있다. 초음파가 광학현미경에게 관찰 경로를 알려주는 일종의 내비게이션 역할을 하는 셈이다.
초음파는 생체 조직을 응축, 팽창시켜 굴절률을 변조하는 방식으로 빛의 진행에 영향을 준다. 연구진은 이런 초음파의 특성을 응용해 초음파의 초점을 통과하는 빛만을 선택적으로 측정하는 기술을 개발하고, 이 기술을 공간 게이팅(space-gating)이라 명명했다. 초음파는 생체 내부의 ‘빛 거름망’ 역할을 하며 무작위로 산란되던 빛을 차폐한다. 공간 게이팅 기술을 통해 연구진은 산란광을 100배 이상 감쇄시키며 생체 조직 내에서 광학 이미지가 흐려지는 문제를 극복할 수 있었다.
장무석 교수는 “촘촘한 거름망을 사용하면 더 고운 가루만 남는 것처럼 초음파의 초점을 작게 할수록 산란광을 더 많이 감쇄시킬 수 있다”며 “향후 산란광을 1000~1만 배 수준까지 감쇄시켜 더 선명한 이미지를 얻게 될 것으로 기대한다”고 말했다.
연구진은 개발한 현미경을 이용해 별도의 형광 표지 없이 부화한지 30일 된 성체 제브라피시의 척추 안쪽 근육 조직 이미지를 얻는데 성공했다. 기존 기술은 제브라피시의 장기, 척추 등 내부 구조에서 산란 현상이 일어나 절단을 통해서만 내부 근육 결을 관찰할 수 있었다. 이와 달리 개발된 현미경은 자연 상태 그대로 살아있는 제브라피쉬 내부 조직을 꿰뚫어볼 수 있다.
연구진은 인체 조직에도 사용할 수 있는 공간 게이팅 기술을 구현해나갈 계획이다. 향후 현미경을 소형화하고 이미징 속도를 증가시키면, 실시간 질병 진단에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구를 이끈 최원식 부연구단장은 “초음파 결합 광학 현미경은 기존 광학 현미경의 얕은 이미징 깊이 문제를 해결하는 획기적인 기술”이라며 “공간 게이팅 기술을 더욱 발전시켜 빛의 산란 현상을 이해하고, 의생명 광학 기술 분야 활용 범위를 넓혀나갈 것”이라고 말했다.
2020.02.21
조회수 15369
-
심남석 연구원, 난치성 뇌전증의 새로운 유전자 진단법 개발
〈 심남석 연구원 〉
우리 대학 의과학대학원 심남석 박사과정(지도교수 : 이정호 교수), 연세대학교 의료원(의료원장 윤도흠) 세브란스 어린이병원 신경외과 김동석 교수, 소아신경과 강훈철 교수 공동 연구팀이 난치성 뇌전증의 원인 돌연변이를 정확하게 분석할 수 있는 새로운 진단법을 개발했다.
이번 연구를 통해 기초 과학 분야와 임상 진료 영역 간 차이로 환자에게 쉽게 적용하지 못했던 난치성 뇌전증 원인 유전자 진단을 실제 임상 영역에서 시행할 수 있을 것으로 보이며, 이를 통해 환자들에게 더 나은 치료법을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
심남석 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구는 뇌병리 분야 국제 학술지 ‘악타 뉴로패쏠로지카 (Acta Neuropathologica)’ 8월 3일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Precise detection of low-level somatic mutation in resected epilepsy brain tissue)
뇌전증은 전 세계적으로 4번째로 높은 유병률을 보이는 신경학적 질환으로 높은 사회 경제적 비용이 소모된다. 그중 전체 뇌전증의 3~40%를 차지하는 난치성 뇌전증은 약물치료로 조절되지 않고 위험성이 높아 수술 치료가 요구되는 질병이다.
최근 연구팀은 이 난치성 뇌전증이 뇌 체성(사람의 신체적 성질) 돌연변이에 의해 발생한다는 사실을 규명해 새 치료법을 제안한 바 있다. 그러나 뇌 국소 부위에서 발생한 소량의 돌연변이를 찾는 기존 진단법은 정확도가 30% 이하로 매우 낮아 실제 사용에는 어려움이 많다.
연구팀은 세브란스 병원에서 뇌수술을 받은 난치성 뇌전증 환자 232명의 뇌 조직 및 말초 조직(혈액 또는 침)을 분석해 돌연변이가 자주 발생하는 타겟 유전자를 확보했다. 이 타겟 유전자를 대상으로 표적 유전자 복제 염기서열 분석법을 적용해 체성 돌연변이를 분석했다.
연구팀은 고심도 유전체 분석을 통해 최적의 표적 유전자 선별, 고심도 시퀀싱 분석 및 방법의 조합을 찾아 진단 정확도를 50%에서 최대 100%까지 높이는 데 성공했다.
특히 임상에서 쉽게 확보할 수 있는 뇌 조직 절편만으로도 정확도가 100%에 가까운 체성 돌연변이 유전자 진단이 가능함을 확인했다.
1 저자인 심남석 연구원은 “난치성 뇌전증의 유전자 진단은 현재 임상시험 중인 새로운 치료법의 필수적인 과정이다”라며 “높은 효율, 낮은 비용으로 유전자 진단을 할 수 있게 만들어 고통받는 환아들에게 도움을 주고 싶다”라고 말했다.
연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 교원창업 기업(소바젠, 대표 김병태)을 통해 빠르고 정확한 난치성 뇌전증 원인 유전자 진단 제공할 예정이다.
이번 연구는 서경배 과학재단, 한국연구재단, 보건복지부, 교원창업 기업 소바젠의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 연구에서 발견한 체세포성 돌연변이
2019.08.13
조회수 16281
-
최원호 교수, 플라즈마 내 전자의 가열 원리 규명
〈 최원호 교수, 박상후 연구교수〉
우리 대학 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 약하게 이온화된 플라즈마(weakly ionized plasma)에서 전자가 가열되는 구조와 제어 원리를 규명하는데 성공했다.
플라즈마 내의 모든 반응이 전자로부터 시작된다는 점으로 볼 때 전자의 가열 원리를 규명함으로써 플라즈마를 더욱 자유롭고 다양하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
이는 대기압 플라즈마 내에 존재하는 자유 전자에 대한 기초 연구 자료로 기존 플라즈마의 활용 및 응용 가능성을 높이는 등 플라즈마 물리학 및 응용기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
박상후 연구교수가 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’5월 14일자와 7월 5일자 온라인 판에 연달아 게재됐다. (논문명 : Electron information in single- and dual-frequency capacitive discharges at atmospheric pressure, 단일 및 이중 주파수 대기압 플라즈마의 전자 정보 / Electron heating in rf capacitive discharges at atmospheric-to-subatmospheric pressures, 대기압과 대기압보다 낮은 압력에서 라디오 주파수 플라즈마 내의 전자 가열)
물질의 세 가지 상태인 고체, 액체, 기체와 더불어 ‘물질의 네 번째 상태’라 불리는 플라즈마는 표준 온도 및 압력(25 ℃, 1 기압)의 상태에서는 자연적으로 존재하지 않으나 인위적으로 기체에 에너지를 가하면 플라즈마 상태가 된다.
학계 및 산업계는 활용 목적과 조건에 맞춰 다양한 형태의 플라즈마 발생원을 개발해 사용하고 있다. 특히 대기압 플라즈마는 응용 가능 분야가 다양하고 활용도가 높아 학술적, 산업적 활용성 측면에서 많은 관심을 받고 있다.
일반적으로 플라즈마 내의 다양한 화학적, 물리적 반응은 전자로부터 시작되기 때문에 전자의 밀도와 온도의 시공간적 변화는 아주 중요한 정보이다. 플라즈마 및 가속기 물리학 분야에서 자유 전자의 가열 여부는 과학자들의 관심을 지속적으로 받은 연구 주제이다.
그러나 대기압 조건에서는 자유 전자와 중성기체의 충돌이 빈번하기 때문에 이온화된 플라즈마 내 자유 전자의 밀도와 온도를 측정하는 데에는 한계가 있어 자유 전자의 가열 구조 및 원리를 실험적으로 규명할 수 없었다.
또한 전자 가열의 제어 방법 및 주요 요인에 대한 정보가 부족해 플라즈마의 반응성과 활용성 개선이 제한적이었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 전자-중성입자 제동복사(electron-neutral bremsstrahlung)란 기술을 이용해 플라즈마 내 자유 전자의 밀도, 온도를 정확히 진단하고 이를 2차원으로 영상화하는 기술을 개발했다.
연구팀은 개발한 진단 기술을 이용해 대기압 플라즈마에서 수 나노초(10억분의 1초) 단위로 자유 전자의 온도(에너지)를 측정해 전자가 에너지를 얻는 가열 과정의 시공간적 분포 및 근본 원리를 밝히는 데 성공했다.
0.25~1기압 압력구간에서의 전자 온도의 시공간적 분포의 변화를 실험적으로 최초로 확인해 대기압 및 대기압보다 낮은 압력에서 전자가 에너지를 얻는 가열의 기본 원리를 규명했다.
최 교수는 “이 연구 결과는 자유 전자와 중성입자의 충돌이 매우 빈번한 조건에서 발생하는 플라즈마에서의 전자 가열 원리를 학문적으로 이해하는 데 유용할 것이다”며 “이를 통해 경제적, 산업적 활용 가능한 대기압 플라즈마 발생원을 개발하고 다양하게 활용하는데 큰 역할을 하길 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래선도플라즈마-농식품융합기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 측정된 파장의 제동복사 및 전자 온도의 시공간적 변화
그림2. 단일 및 이중 주파수로 구동하는 플라즈마에서 측정된 제동복사 및 전자 온도의 시공간적 변화
2018.07.26
조회수 17053
-
제5회 연구실 안전의 날 행사 개최
〈 (왼쪽부터) 김영일 의과학대학원 안전담당자, 박오옥 교학부총장, 김인준 의과학대학원 학과장 〉
우리 대학이 대학원총학생회와 공동으로 11일(금) 오후 3시 본원 학술문화관 양승택 오디토리움에서 ‘제5회 연구실 안전의 날’행사를 개최했다.
‘연구실 안전의 날’은 지난 2003년 교내 풍동실험실 폭발사고로 희생된 학생을 추모하고 사고 없는 안전한 대학 연구실을 만들어가자는 취지로 2014년 처음 열렸다. 연구실 안전에 대한 구성원의 공감대를 형성하고 대학 내 안전문화 확산을 위한 행사이다.
올해로 5회 째를 맞이하는 이번 행사에는 박오옥 교학부총장을 비롯한 대학원생과 연구실 안전관리 책임자 등 200여 명이 참석했다.
이번 행사는 안전관리 우수학과 표창, 표어 ․ 포스터 ․ UCC ․ 연구실안전아이디어 공모전 표창, 안전연극, 개인보호구 무상지급 이벤트 순으로 진행됐다.
안전관리 우수학과에는 의과학대학원이 선정됐다. 연구자의 안전교육 참여도가 높고 실험실 안전점검 결과에 대한 후속조치 이행률(100%)이 매우 우수했다는 평가를 받았다.
표어 및 포스터 공모전에는 총 74점이 출품됐는데 ▲입지 않은 실험복, 내일 입을 환자복 (표어 ․ 신소재공학과 최진호) ▲당신의 병명은 ‘안전 불감증’입니다.(포스터 ․ 산업디자인학과 임현정) ▲사고사례와 대처방안 전파요령(아이디어 ․ 신소재공학과 이지영) ▲영상수공업(UCC ․ 한솔, 강동원, 김도헌)이 각각 수상했다.
이밖에 연구실에서 발생한 실제사고를 배경으로 연출된 안전연극 ‘괜찮아지는 날’과 동아리 루나틱의 공연도 열렸다.
신성철 총장은 “연구의 시작은 안전의식을 먼저 갖추는 것이다”며 “이번 행사가 연구실 안전문화를 확산시키는 계기가 될 것이다”고 말했다.
우리 대학은 쾌적하고 안전한 연구실 구축을 위해 연구실 정밀안전진단, 실험실 위험성 평가, 분야별 안전교육 등 다양한 예방안전 프로그램을 운영 중이다.
2018.05.14
조회수 12711
-
신성철 총장, 2018년 신년사
신성철 총장은 새해 신년사에서 “2018년은 글로벌 가치창출, 세계 선도대학이라는 비전을 달성하기 위해 힘차게 도약하는 한 해가 될 것” 이라고 선언하고 “끊임없는 도전과 혁신을 통해 국민과 국가에 희망의 등불이 되는 KAIST를 만들자”고 역설했다.
신 총장은 2일 대전 본원 대강당에서 열린 시무식에서 ‘창의와 도전(Creativity and Challenge)’ 이라는 기존 핵심가치에 배려(Care)정신을 추가한 ‘3C 인재상’을 새롭게 제시하면서 “구성원들 모두가 함께 상생·발전하는 배려의 정신을 통해 국민과 국가에 감동을 주는 KAIST 스토리를 만들어 가자”고 주문했다.
신 총장은 신년사를 통해 “우리 KAIST는 임팩트 있는 선도형 R&DB 사업을 통해 작년 총 연구비가 3,400여억 원 규모로 전년대비 약 15%(정부 9.7%, 민간 40%)나 성장했고, 기술기반의 한국형 스타트업 모델 개발 등 창업문화 확산에 집중한 결과, 교원창업 10건, 학생창업 23건의 성과를 거뒀으며 기술이전료 수입도 전년대비 약 5% 증가했다”고 말했다.
신 총장은 이와 함께 “기술 분야별 특허 포트폴리오 구축을 통해 대형 기술이전이 증가하고 있으며 특히 국내대학 사상 최초의 국제표준특허로 등록된 차세대 고효율 영상압축기술(HEVC)을 비롯해 22건의 국내·외 표준특허를 획득했다”면서 “새로운 형태의 기술사업화 모델제시를 통해 대형 로열티 수익에 대한 기대감이 높아지고 중소·중견기업 대상의 기술과 특허지원을 위한 기반을 다지고 성과를 거둔 한 해였다”고 회고했다.
아울러 그는 “거액기부 모금활동은 물론 하루과일 캠페인·팀카이스트 캠페인 등 다양한 소액 기부 프로그램을 선보여 동문들과 학부모들의 적극적인 참여로 한 해 기부건수가 최초로 1만1천여 건을 넘었고 기금모금 규모도 전년대비 3배 이상 늘었다”고 밝혔다.
신 총장은 또 “제1회 엠버시 데이(Embassy Day) 개최 등 우수 외국인 학생 유치활동을 통해 외국인 학생 수가 전년대비 7.3% 증가해 작년 12월말 현재 외국인 학생 수는 전체 학생 수 대비 8.4%인 92개국 900여명 수준으로 증가했고 26명의 우수한 신임교원 임용과 함께 12명에게는 학교의 공식 오퍼레터를 발송하는 등의 성과를 거둬 교내외로부터 따뜻한 관심과 격려를 받았다”고 말했다.
신성철 총장은 “2018년은 KAIST가 글로벌 가치창출, 세계 선도대학을 향해 힘차게 도약하는 원년이 될 것” 이라며 “작년 2월 취임당시 제시한 교육·연구·기술사업화·국제화·미래전략 등 5대 혁신방안이 비전2031 위원회에서 구체화된 만큼 이를 토대로 도전과 혁신을 가속화 하겠다”고 강조했다.
신성철 총장이 신년사에서 밝힌 2018년 주요계획을 보면 그는 우선 ▲교육혁신을 위해 4차 산업혁명 시대에 대비한 글로벌 리더 양성을 위한 교육모델로‘융합기초학부’설치를 제시했다. 우리대학은 이를 위해 작년부터 김종득 단장(생명화학공학과·명예교수)을 포함, 총 11명의 교수진으로 구성된 ‘융합기초학부 설립추진단’을 운영 중이다.
현재 2019년 3월 시행을 목표로 뉴(New) 교과과정 설계와 교과목 개발계획 등을 마련 중인데 올해 안에 내부 공청회 등을 거쳐 최종 확정된다. 기존학과 외에 기초과학 실력과 인문학적 소양이 튼튼한 융합형 인재를 양성하는‘융합기초학부’가 추가로 설치되면 학부생들은 전공 선택의 폭을 보다 넓힐 수 있다.
봉사에 대한 열정, 도전과 희생정신, 리더 로서의 책임감 함양을 위한 글로벌 봉사단 활동의 활성화와 가상 캠퍼스(Virtual Campus)의 확대·운영을 통한 기업 인력의 업스킬링(Upskilling) 등 재교육 프로그램 활성화에 대한 의지도 강하게 밝혔다.
이를 위해 온·오프병행 토론식 통합학습시스템인 Education 4.0과 무료 온라인 강좌인 KOOC(KAIST Massive Open Online Course) 등 우리대학 자체 스마트학습 인프라와 교육노하우를 접목, 원격강의를 통해 학업과 실무를 병행하는 학위과정을 운영함으로써 국내기업들이 자체경쟁력을 높을 수 있도록 적극 지원할 방침이다.
신 총장은 또 융복합화가 가속화되고 있는 4차 산업혁명 시대를 언급하면서 ▲연구혁신을 위한 방안으로 ‘4차 산업혁명 융합관’ 건립을 재추진하는 등 융합연구와 융합연구가 결합하는 메타융합 연구플랫폼을 조성해 4차 산업혁명을 선도하겠다는 강한 의지를 내비쳤다.
학문의 깊이 있는 발전을 위해서 시니어와 주니어 교수 간에 세대를 뛰어넘어 상보적·연속적인 협력을 통해 학문의 대를 잇게 하는 ‘초세대 협업연구실’의 성공모델을 만들어 우리대학이 국내 최초로 도입한 이 제도가 안정적으로 정착될 수 있게 지원·육성할 계획이다.
또 오픈 이노베이션과 협업연구 강화를 위해 우리대학을 대덕특구는 물론 국내외 기관과 인재가 모여드는 협업과 혁신의 공간인 ‘오픈 이노베이션 허브(Hub)’로 만들어 우리대학의 지경(地境)을 점진적으로 확대하는 방안도 함께 제시했다.
대학의 R&DB 사업은 대학의 재정확충뿐만 아니라 청년 일자리 창출과 국가경쟁력 제고를 위해 매우 중요한 사업인 만큼 ▲기술사업화 혁신을 위해 성장가능성이 높은 우수기술과 기업을 선별할 수 있는 전문 인력을 대폭 충원키로 했다.
선별된 기술과 기업에 대한 출자방식을 상황에 맞도록 다양한 제도를 개발, 도입하고 창업관련 교내 제반규정을 검토해 창업이 신속하게 이뤄질 수 있게 재정비 하는 등 창업문화 조성과 확산에도 적극 나설 계획이다.
작년 말 서울시가 구축한 양재혁신허브 구축운영사업과 연계해 KAIST창업원과 판교(성남)·강남(서울)을 잇는 ‘창업성공 벨트’를 구축하는 한편 기술사업화의 빠른 진행을 위해 우리대학의 우수한 기술과 연계한 이스라엘 요즈마펀드 등 국내외 창투사와의 업무협력도 대폭 확대하기로 했다.
이밖에 우리대학이 보유 중인 우수인력과 기술을 기반으로 구성되는 ‘K-Industry 4.0 추진단’을 출범시켜 국내 중소기업들이 세계 수준의 스마트 팩토리를 구축할 수 있게 하는 중소기업 스마트화 사업지원도 적극 추진할 계획이라고 신 총장은 덧붙였다.
▲국제화를 위한 혁신방안으로는 한(韓)영(英) 이중언어 소통 캠퍼스 구축사업을 한층 강화하기 위한 영어교육의 확대와 함께 외국인 학생을 대상으로 다양한 한국어 학습연계형 문화체험 프로그램을 개발, 제공한다. 외국인 학생들의 어려움을 선제적으로 파악해 상담하고 문제를 해결하는 방안도 마련할 예정이다.
특히 외국인 구성원들의 자녀교육 지원을 위해 대전외국인학교(TCIS)와 긴밀한 협력을 통한 수업료 할인율 제고, KAIST 어린이집 수용인원 및 교내 인터내셔널 푸드 코너의 점진적 확대 등 외국인 친화적인 캠퍼스 환경 구축사업도 적극 추진한다.
WEF(세계경제포럼)와 같은 세계적인 기관들과는 국제학술행사를 공동개최하거나 THE와 QS 등 세계대학평가기관들이 주최하는 국제행사에 총장이 적극적인 참여를 통해 유대관계를 강화하는 한편 교육·연구·기술사업화 등 다양한 분야에서의 우리대학이 지닌 역량에 대한 적극적인 홍보활동을 통해서 해외 인지도를 높이는 작업도 적극 추진하겠다고 밝혔다.
신 총장은 ▲미래전략 혁신방안의 일환으로 우선 작년 2월 취임당시 국가와 국민들에게 KAIST가 희망의 등불이 될 것임을 제시하고 약속한 일명 제2 터먼 보고서로 불리는 ‘비전 2031’ 보고서가 지난 10개월간 학생 및 교직원 등 내부구성원과 외부전문가들의 적극적인 협조로 많은 논의를 거쳐 현재 총장자문위원회(PAC) 검토만 앞두고 있다며 오는 3월 20일 개최예정인 ‘KAIST 비전 2031 선포식’을 통해 이를 공개할 방침이라고 말했다. 아울러 신 총장은 추후 이 보고서를 ‘(가칭) KAIST가 열어가는 대한민국’ 이라는 책으로 출판해 국민들과도 공유할 방침이라고 밝혔다.
4월에는 세계경제포럼(WEF)과 함께 클라우스 슈밥 회장이 직접 참석하는 ‘4차 산업혁명 구현에 관한 국제포럼’을 공동개최하는 한편 ‘(가칭) KAIST 미래전략연구소’를 출범시켜 불확실성 시대에 KAIST뿐만 아니라 와 국내 주요이슈들에 대해 전략을 연구하고 그 결과를 조언하는 싱크탱크 그룹으로 점진적으로 육성, 발전시켜 나갈 계획임을 공개했다.
신성철 총장은 마지막으로 “구성원 여러분이 KAIST이고 KAIST는 대한민국의 미래다”라고 강조한 뒤 “역사의 지평선 너머를 보는 우리의 꿈과 비전은 국가와 인류사회의 발전에 크게 기여할 것” 이라고 말했다. 신 총장은 이어 “글로벌 가치창출, 세계 선도대학을 향한 우리의 도전과 혁신은 KAIST가 4차 산업혁명의 선봉장이 되고 국민들의 자긍심을 고양하며 대한민국이 선진국으로 도약하는 초석이 될 것” 이라고 강조하면서 신년사를 마무리 했다. (신년사 국영문 전문은 붙임파일 참조).
2018.01.02
조회수 17587
-
2017년 올해의 KAIST인에 물리학과 박용근 교수 선정
우리대학은 물리학과 박용근(사진·37세)교수를 ‘2017년 올해의 KAIST인’으로 선정, 2일 오전 대강당에서 열린 시무식 자리에서 시상했다. ‘올해의 KAIST인 상’은 한 해 동안 국내외에서 KAIST 발전을 위해 노력하고 교육과 연구 실적이 탁월한 인물에게 수여하는 상으로 지난 2001년에 처음 제정됐다.
17번째 수상의 영예를 거머쥔 박용근 교수는 홀로그래픽 측정과 제어기술을 개발하고 새로운 응용분야 정립을 통해 KAIST의 위상을 높였다는 평가를 받았다. 박 교수는 특히 작년 국제학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지에 ‘3차원 디스플레이’를, 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)지에는 ‘세포 광조작’을, 그리고 사이언스 어드밴시스(Science Advances)지에 ‘탄저균 진단’과 관련한 연구 성과를 각각 게재함으로써 뉴스위크(NewsWeek)와 포브스(Forbes) 등 다수의 해외 유명 언론으로부터 주목을 받았다.
박 교수는 또 이 같은 기초연구 성과를 바탕으로 벤처기업인 ‘Tomocube’사를 설립해 차세대 세포현미경인 3차원 홀로그래픽 현미경을 출시하는데 성공, 작년 말 현재 미국·일본을 비롯한 여러 국가에 수출하고 있다. 이밖에 박테리아 신속 진단 기술을 보유한 스타트업 ‘더웨이브톡(THE WAVE TALK)’의 공동창업자로서 신성장 동력 기반을 확보하는 등 KAIST의 위상을 높인 공로를 인정받았다.
박용근 교수는 “KAIST인이라면 누구나 최고의 명예로 생각하는 이 상을 받게 돼 개인적으로는 매우 큰 영광이며 동시에 무거운 책임감을 느낀다”며“앞으로도 연구와 교육에 매진하여 국내외에서 KAIST의 위상을 높이는데 기여 하겠다”고 소감을 밝혔다.
2018.01.02
조회수 20585
-
경영대학, 창업어워드 및 올해의 동문상 수상자 발표
〈 창업어워드 KAIST 홍릉 2017 수상자 〉
경영대학이 ‘창업어워드 KAIST 홍릉 2017(이하 창업어워드)’ 수상자를 발표했다. 더불어 ‘올해의 동문상’ 수상자도 발표, 국가경제 원동력인 에너지 및 IT산업 외에 금융, 유통, 교육분야 등 다방면의 수상자를 선정했다.
창업어워드는 창업문화 조성 및 가치창출을 위해 경영대학 동문회 주관으로 올해 처음 진행됐다. 총 36개 팀이 접수했으며 서류 및 발표 심사를 거쳐 최종 수상 5개팀을 선정했다. 대상은 ㈜프로메테우스에게 돌아갔다. ㈜프로메테우스(대표 배강민)는 소형 수력 발전기를 제조 및 판매하는 기업으로 수력 자원을 활용한 신재생 에너지 솔루션을 제시했다. 국내외 소형 수력 발전 시스템 제공 및 자체 시스템 설비 운영을 통한 전기 판매가 사업목표이다.
우수상은 Size Advisor(팀 대표 유재원) 팀이 차지했다. 이 사업은 소비자가 온라인으로 적합한 사이즈의 의류 제품을 구매할 수 있도록 돕는 실측 사이즈 비교 솔루션이다. 장려상에는 자가 성병 검사를 할 수 있는 ‘패치형 성병 진단 키트’(팀 대표 민남기), 뇌인지과학을 활용한 학생별 맞춤 학습 솔루션 ‘New Raw’(팀 대표 송재오), 딥러닝을 이용한 한글 폰트 제작 툴 ‘AnyFont’(팀 대표 조경제) 팀이 각각 선정됐다. 수상자에게는 대상 500만 원, 우수상 200만 원, 장려상 100만 원의 상금이 수여된다.
권재중 경영대학 총동문회장은 “동문회는 이번에 수상한 창업팀들에게 비즈니스 모델의 보완, 투자 유치, 영업 및 마케팅 지원 등을 통해 액셀러레이터(Accelerator) 역할을 해줄 것”이라며 “앞으로 창업어워드는 질적, 양적으로 계속 성장하여 KAIST 창업 문화 조성 및 동문 유니콘 기업 탄생에 기여할 것”이라고 말했다.
〈 경영대학 올해의 동문상 수상자 〉
경영대학은 ‘올해의 동문상’ 수상자로, 박기우 성균관대학교 교수(경영공학 박사), 서흥원 DSME정보시스템 대표이사(정보경영 석사), 윤주영 미래에셋자산운용 ETF 운용본부장(금융MBA 석사 및 경영공학 박사), 조성형 매일유업 부사장(EMBA 석사), 홍준기 경동나비엔 대표이사 사장(테크노MBA 석사)을 선정했다.
박기우 성균관대학교 교수는 한국경영정보학회에서 다수의 논문상을 수상했고, IS 최고 권위의 저널인 MIS Quarterly에 논문을 게재하는 등 연구 분야에서 높은 실적을 기록했다.
서흥원 DSME정보시스템 대표이사는 IoT 기반의 스마트 공장을 구축하여 협력사와의 상생협력을 도모하는 등 사회 발전에 크게 이바지한 공로를 인정받았다.
윤주영 미래에셋자산운용 상무는 2011년 미래에셋자산운용 ETF 운용본부장으로 임명된 후 현재까지 우수한 성과를 보이며 한국 금융산업 및 ETF 시장 발전에 큰 기여를 해왔다.
조성형 매일유업 부사장은 일자리 창출을 통한 상생, 동반성장을 실현하였고, 수평적인 기업문화와 가족친화경영을 선도하는 등 기업문화 혁신과 함께 경영자 인력 양성에 기여한 공로로 ‘올해의 동문상’ 수상자로 선정됐다.
홍준기 경동나비엔 대표이사 사장은 정교화된 고객 중심 서비스 제공으로 고객 신뢰도 향상에 뛰어난 성과를 보인 점을 크게 인정 받았다.
김영배 경영대학장은 “그간 KAIST 경영대학은 수많은 동문들을 배출했으며 동문들은 사회 다양한 분야에 진출해 그 분야의 리더로서 혁신적인 경영·연구 성과를 보이고 있다. 특히 혁신을 위한 도전 정신의 뜻이 모아져 동문회 주관으로 창업어워드가 개최된 점은 실로 의미가 크다. 동문 주체의 다양한 네트워킹 프로그램이 마련될 수 있도록 앞으로도 적극적으로 지원할 방침이다”라고 말했다.
2017.11.28
조회수 18036
-
전상용 교수, 인체 담석형성반응 이용한 항암치료 시스템 개발
〈 전상용 교수, 이동윤 박사과정 〉
우리 대학 생명과학과 전상용 교수 연구팀이 인간 체내의 물질을 이용해 광학영상 진단 및 광열 치료가 가능한 항암시스템을 개발했다.
연구팀은 빌리루빈이라는 체내 물질과 그 빌리루빈으로 인해 발생하는 담석형성반응을 응용했다. 인체 내 강력한 항산화제인 빌리루빈의 담석 형성 과정에서 관찰되는 자체 금속 결합 기능과 신생아 황달 치료에 쓰이는 푸른빛에 반응하는 성질을 동시에 이용했다.
이를 통해 높은 생체 적합성과 우수한 광음향 진단 기능 및 광열 치료 효능을 보여 항암 치료 분야에서 적합한 치료 시스템이 될 것으로 기대된다.
이동윤 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 응용화학분야 저명학술지 앙케반테 케미(Angewandte Chemie International Edition) 9월 4일자 온라인 판에 게재됐다.
전 교수 연구팀은 과거 연구에서 물과 화합하지 않는 소수성을 갖는 빌리루빈과, 그 반대로 초 친수성 고분자인 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 결합한 ‘페길화된 빌리루빈’ 기반의 나노입자 시스템을 개발한 경험이 있다.
이는 빌리루빈의 항산화 기능을 그대로 유지하면서 체내로 축적되지 않게 해 빌리루빈의 장점만을 취하는 기술이다. 이를 바탕으로 염증성 장 질환, 허혈/재관류, 췌도세포 이식, 천식 등의 동물 질병 모델에서 효능 및 안정성을 확인했다.
이번 연구에서는 앞선 연구의 접근 방식과 다르게 빌리루빈이 갖고 있는 다른 물리 화학적 성질을 이용해 항암 치료에 적용했다.
먼저 황달의 주요 원인체인 노란색 빌리루빈에 특정 파장대의 빛(푸른 빛)을 쬐어주면 이에 반응해 광이성질체(빛에 의해 모양이 변형된 물체)가 되고 배설이 활성화돼 신생아 황달 치료에 널리 쓰일 수 있는 광학물질인 점을 첫 번째 근거로 활용했다.
두 번째로는 인체 내의 쓸개관 혹은 쓸개 등에서 병이 생길 때 종종 발견할 수 있는 검은 색소 담석의 주성분 또한 빌리루빈이라는 점에 주목했다. 빌리루빈이 칼슘이나 구리 등 양이온과 중간 매개체 없이도 결합할 때 검은 색소 담석이 형성되는 점을 응용했다.
연구팀은 구리나 칼슘 대신 시스플라틴이라는 백금 금속 기반 항암제와 빌리루빈을 결합해 노란색의 빌리루빈을 보라색의 복합체로 변환시켰다.
이후 근적외선 파장대의 빛을 쬐었을 때 기존에 비해 크게 향상된 광감응성을 보였고, 실제 정맥 주사된 대장암 동물 모델에서도 종양 부분에서의 유의미한 광음향 신호 증가를 확인했다. 이 기술로 향후 더 향상된 종양 진단을 할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 종양 부위에 근적외선 빛을 쬐었을 때 광열 효과에 의해 5분 내에 25℃ 이상의 온도 상승을 확인했고, 2주 후 다른 그룹에 비해 종양 크기의 감소 및 괴사를 확인했다.
전 교수는 “현재 개발된 물질들은 생체 적합성이 낮고 잠재적 생체 독성 가능성이 있는 인공소재 위주이기 때문에 임상으로 이어지는 데 한계가 있었다”며 “이번에 개발한 인체 유래 빌리루빈 기반의 광학물질은 광음향 영상 및 광열 치료의 전임상 중개연구 및 임상 적용에 새로운 플랫폼이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 글로벌연구실사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 빌리루빈의 담석형성반응 및 광감응성을 이용한 본 연구의 모식도
그림2. 빌리루빈 나노입자 (왼쪽)와 시스플라틴이 결합된 빌리루빈 나노입자 (오른쪽) 수용액
2017.09.20
조회수 20617
-
정기훈 교수, 눈물 성분 분석해 통풍 예방하는 기술 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 종이에 금속 나노입자를 증착한 저렴하고 정교한 통풍 종이 검사지(Strip)를 개발했다.
이 기술은 눈물 속의 생체 분자를 분석해 비침습적 진단이 가능하고 소요 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 진단 의학, 약물 검사 뿐 아니라 현장 진단 등 특정 성분의 신속하고 정확한 진단이 필요한 다양한 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다.
박문성 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 나노분야 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 2016년 12월 14일 온라인 판에 게재됐다.
통풍은 바늘 모양의 요산 결정이 관절에 쌓이면서 통증을 유발하는 병이다. 일반적으로 통증의 완화와 요산 배출, 요산 강하제 복용 등이 치료법으로 이용된다.
이러한 치료법은 일시적인 통풍 증상 완화에는 도움이 되지만 완치에는 한계가 있어 지속적인 요산 농도 측정과 식이요법이 병행돼야 한다.
따라서 간편하게 요산을 측정할 수 있다면 통풍 예방율을 크게 높일 수 있고 통풍 환자의 병 관리에 큰 도움을 줄 수 있다.
하지만 기존의 통풍 진단 기술은 혈액을 채취해 요산 농도를 측정하거나 관절 윤활액을 채취해 요산 결정을 현미경으로 관찰하는 방식이다. 이처럼 침습적 시술이 대부분이고 시간이 오래 걸리는 등의 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 눈물을 쉽게 채집할 수 있는 종이의 표면에 나노플라즈모닉스 특성을 갖는 금 나노섬을 균일하게 증착했다.
나노플라즈모닉스 기술은 금속의 나노구조 표면에 빛을 모으는 기술로 질병 및 건강 진단 지표, 유전 물질 검출 등에 응용할 수 있다.
또한 금과 같은 금속은 빛을 조사했을 때 기존보다 강한 빛을 받아들이는 특성을 갖기 때문에 종이의 특성을 유지하면서도 기판 표면의 빛 집광도를 최고 수준으로 끌어올릴 수 있었다.
연구팀이 개발한 금속 나노구조 제작 기술은 넓은 면적에 자유자재로 나노구조를 제작할 수 있기 때문에 빛의 집광도를 자유롭게 조절할 수 있다.
연구팀은 종이 검사지에 표면증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 접목시켜 별도의 표지 없이도 눈물 속 요산 농도를 측정하고 이를 혈중 요산 농도와 비교해 통풍을 진단했다.
1저자인 박문성 박사과정은 “통풍 진단을 위한 새로운 방법으로 눈물을 이용해 진단이 가능한 종이 통풍 검사지를 제작했다”며 “신속하고 간단하게 현장 진단이 가능하고 일반적인 반도체 공정을 이용한 대면적 양산이 가능하다”고 말했다.
정 교수는 “이번 결과를 바탕으로 향후 눈물을 이용해 낮은 가격의 무표지 초고감도 생체분자 분석 및 신속한 현장 진단이 가능할 것이다”며 “눈물 뿐 아니라 다양한 체액을 이용해 질병 진단, 생리학적 기능 연구 등에 기여할 수 있을 것이다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 금으로 덮인 종이 통풍 검사지의 광학 사진
그림2. 종이 통풍 검사지의 주사전자현미경 사진
그림3. 금나노섬으로 코팅된 셀룰로오스 섬유의 주사전자현미경 사진
그림4. 눈물을 이용한 통풍 진단표
2017.01.17
조회수 21094