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모발 이식에 적용가능한 생체친화적 접착제 개발
우리 대학 화학과 서명은 교수와 이해신 교수가 주도한 공동연구팀이 와인의 떫은맛 성분인 탄닌산(tannic acid)과 생체적합성 고분자를 섞어 생체친화적 접착제를 개발했다고 21일 밝혔다.
탄닌산은 폴리페놀의 일종으로 과일 껍질, 견과류, 카카오 등에 많이 들어 있다. 접착력과 코팅력이 강해 다른 물질과 빠르게 결합하기 때문에, 와인을 마시면 떫은맛을 느끼는 이유는 탄닌산이 혀에 붙기 때문이다. 물에 녹는 고분자와 탄닌산을 섞으면 마치 젤리와 같이 끈적이는 작은 액체 방울을 말하는 코아세르베이트(coacervate)가 가라앉는 경우가 생기는데, 몸에 쓸 수 있는 생체적합성 고분자를 사용하면 독성이 낮은 의료용 접착제로 응용할 수 있다. 그러나 코아세르베이트는 근본적으로 액체에 가까워 큰 힘을 버틸 수 없어 접착력을 향상하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 두 종류의 생체적합성 고분자를 조합해 구조를 설계함으로써 접착력을 높일 수 있는 방법을 찾아냈다. 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 이하 PEG)과 폴리락틱산(polylactic acid, 이하 PLA)은 모두 미국식품의약국(FDA)에서 인체 사용을 허가받은 물질이다. 안약, 크림 등에 많이 사용되는 PEG가 물에 잘 녹는 반면, 젖산(lactic acid)에서 유래한 바이오플라스틱으로 잘 알려진 PLA는 물에 녹지 않는다. 이들을 서로 연결한 블록 공중합체(block copolymer)를 만들고 물에 넣으면, 물에 녹지 않는 PLA 블록이 뭉쳐 미셀(micelle)을 만들고 PEG 블록이 그 표면을 감싸게 된다. 미셀과 탄닌산이 섞여 만들어지는 코아세르베이트는 단단한 PLA 성분으로 인하여 고체처럼 거동하며, PEG 대비 천 배 넘게 향상된 탄성 계수(elastic modulus)를 보여 접착 시 훨씬 강한 힘도 버틸 수 있다.
연구팀은 나아가 마치 금속을 열처리하듯 온도를 올렸다 내리는 과정을 반복하면 물성이 백 배 이상 더욱 향상되는 것을 관찰했고, 이는 정렬된 미셀들과 탄닌산 사이의 상호작용이 점차 견고해지기 때문임을 알아냈다.
연구팀은 피부 자극이 적고 체내에서 잘 분해되는 소재 특성을 이용, 모발의 끝에 이 접착제를 발라 피부에 심는 동물실험을 통해 모발 이식용 접착제로서 응용 가능성을 보였다. 탄닌산을 비롯한 폴리페놀의 접착력과 저독성에 주목해 의료용 접착제, 지혈제, 갈변 샴푸 등 다양한 응용 분야를 개척해 온 KAIST 이해신 교수는 모낭을 옮겨심는 기존의 모발 이식 방식이 여러 번 시행하기 어려운 한계를 보완하는 새로운 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대했다.
우리 대학 화학과 서명은 교수 연구팀의 박종민 박사(現 한국화학연구원 선임연구원)와 이해신 교수 연구팀의 박은숙 박사가 공동 제1 저자로 연구를 주도하고 우리 대학 화학과 김형준 교수 연구팀과 생명화학공학과 최시영 교수 연구팀이 협업한 이번 연구 결과는 국제학술지 '미국화학회지 Au(JACS Au)'에 8월 22일 字로 온라인 게재됐다. (논문명 : Biodegradable Block Copolymer–Tannic Acid Glue)
한편 이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 보호연구사업과 선도연구센터지원사업(멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터), 산업통상자원부의 생분해성 바이오 플라스틱 제품화 및 실증사업, 한국화학연구원 기관고유사업의 지원을 받아 진행됐다.
2022.09.21 조회수 6069 -
KAIST, 융합형 산학연계 프로그램(ILP) 국내 최초 운영
우리 대학이 융합형 산학연계 프로그램(Industrial Liaison Program, 이하 ILP)을 국내 최초로 운영한다.
기술가치창출원 산학협력센터(센터장 이건재)가 주관하는 ILP은 기업혁신, 교육자문, 산학과제·신산업 발굴, 기술이전, 기술창업, 비즈니스 시뮬레이션 등의 분야에서 융합형 토털 솔루션을 제공하는 산학협력 프로그램이다.
KAIST ILP은 연구 분야가 각기 다른 5명의 교수가 팀을 이뤄 기업의 애로사항을 해결하는 것이 가장 큰 특징이다. 여러 분야의 전문가들이 다양한 관점과 경험을 바탕으로 융합적인 문제 해결을 회원기업에 제공하는 형태이며, 국내에서 최초로 시도되는 사례다. 이를 위해 산학협력 경험이 많은 40여 명의 교내 교수진을 ILP에 영입했다.
산학협력센터 관계자는 "기술협력·정보교류·공동연구·기술가치창출 등 기업이 필요로 하는 다양한 요구사항을 석학급 전문가 집단과 지속적으로 협력하며 융합적인 해결방식을 찾고자 하는 산업계의 요구가 있다ˮ라고 프로그램의 추진 배경을 설명했다.
KAIST 산학협력센터는 교내 연구인력, R&D 성과, 인프라 등 우수자원 정보를 유기적으로 기업과 공유하고 활용할 수 있는 원스톱 지원체계를 구축해 기업회원사에 서비스를 제공하는 산학연계 포털로서 역할을 수행 할 방침이다.
기업회원사에는 크게 일곱 가지 서비스를 지원한다. KAIST의 연구자 및 기술정보 공유를 통한 ʻ기업혁신 자문ʼ, 임직원 역량 강화를 위한 맞춤형 ʻ교육자문ʼ, 기업경쟁력 확보를 위한 ʻ산학과제 발굴ʼ 및 ʻ신산업 발굴ʼ, 산학 간 전략적 협력 또는 조인트 벤처를 위한 ʻ기술이전ʼ 및 ʻ기술창업 파트너십ʼ, Virtual 창업 및 투자를 통한 기업리스크 헤지용 ʻ비지니스 시뮬레이션ʼ 등의 서비스가 제공된다.
KAIST는 기업체들과의 적극적인 산학협력 및 융합자문을 수행하기 위해 관련 분야의 경험이 풍부한 석학급 교수진 10명을 프로그램 디렉터로 임명했다.
프로그램 디렉터들은 AI/로봇(전산학부 오혜연·산업시스템공학과 장영재·기계공학과 박용화 교수), 바이오/제약(생명과학과 김대수·물리학과 박용근 교수), 소재/전자(신소재공학과 김상욱·전기및전자공학부 윤준보·조성환 교수), 에너지/환경(생명과학과 김희탁·건설및환경공학과 손훈 교수) 등 4개 분야에서 활동한다. 산학협력센터장인 이건재 교수(신소재공학과)가 총괄디렉터를 맡아 운영한다.
또한, 첨단기술을 선도하는 융합 자문교수단은 김민수 교수(전산학부· AI), 김찬혁 교수(생명과학과·제약), 박해원 교수(기계공학과·로봇), 서창호 교수(전기및전자공학부·전자) 이해신 교수(화학과·바이오), 김일두 교수(신소재공학과·소재), 김혜진 교수(기술경영학부·기술경영), 김병필 교수(기술경영학부·기술법무) 등 총 30여 명의 KAIST 교수들로 구성했다.
이를 통해 산학 간 긴밀하고 방대한 네트워크를 형성하고 미래 과학기술 사회를 대비할 경쟁력을 확보하는 것이 이번 융합형 산학연계 프로그램의 운영 목표다.ILP 총괄 디렉터인 이건재 센터장은 "기술 패권이 국력을 결정하는 첨단 과학기술 시대에는 산업계가 필요로 하는 융합자문, 산학과제 창출, 기술창업 등의 분야에서 도전적인 협력을 추진할 수 있는 새로운 플랫폼이 필요하다ˮ라고 강조했다. 이어, 이 센터장은 "다양한 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하는 KAIST 교수진이 결집해 기업과 소통하는 이번 ILP 프로그램을 통해 기업의 글로벌 경쟁력을 높이고 AI 및 소부장 분야의 강소기업을 육성해 국익 창출에 기여하고자 한다ˮ라고 포부를 밝혔다.
KAIST 산학협력센터는 대기업, 중견기업, 중소·벤처기업, 벤처캐피탈(VC), 정부산하기관 등 전 산업계를 대상으로 연간 회원 기업을 모집해 운영할 예정이다. ILP 홈페이지(https://ilp.kaist.ac.kr)에 프로그램에 관한 자세한 내용이 안내되어 있으며, 자문교수들의 미래 사회 비전과 연구 성과에 대한 다양한 강연도 무료로 시청할 수 있다
2021.09.28 조회수 7654 -
도파민의 성질로 박테리아 생장의 실시간 탐지 기술 개발
우리 몸의 신경전달물질인 도파민의 성질을 이용해 박테리아(병원균)를 쉽게 검출할 수 있는 기술이 우리 대학 연구진에 의해 개발됐다.
생명과학과 정현정 교수, 화학과 이해신 교수 공동연구팀이 도파민의 반응을 이용해 병원균의 생장과 항생제 내성을 광학적으로 측정하고 맨눈으로 실시간 검출하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
박테리아의 항생제 내성 문제는 현대인의 건강을 위협하는 위험요인으로 꼽히고 있다. 항생제 내성에 대한 적절한 대처가 없다면 30년 이내에 항생제 내성균에 의한 피해가 암보다 더 현대인의 수명을 줄일 수 있다는 보고서가 발표되기도 했다. 항생제 내성균의 종류가 점차 늘어나면서 미국 질병통제예방센터(CDC)는 연간 최소 200만 명 이상의 환자가 항생제 내성 병원균에 의해 발생하고 있다고 보고했다.
도파민은 대다수 생명체에서 신경전달물질로 사용되며, 산소가 존재하는 환경에서 다른 물질의 도움 없이 자체 중합반응(두 개 이상 결합해 큰 화합물이 되는 일)이 일어난다. 이렇게 중합된 도파민 고분자는 짙은 갈색을 나타내고, 다양한 물질 표면에 흡착해 층을 형성한다.
연구팀은 이러한 도파민의 성질을 이용해 병원균이 생장하는지와 항생제 내성을 갖는지를 육안과 형광으로 동시에 탐지 가능한 기술을 개발했다. 이 기술은 현재 사용되는 디스크 확산 검사나 균 배양 분석에 대비해 시간이 짧고 중합효소 연쇄 반응(PCR 검사)과 비교할 때도 전처리 과정이 필요 없는 간편한 기술이라는 점이 큰 장점이다.
우리 대학 나노과학기술대학원 석박사통합과정 이주훈 학생이 제1 저자로, 나노과학기술대학원 석박사통합과정 류제성 학생과 생명과학과 강유경 박사가 공동 저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 `어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF 16.836)'에 11월 3일 字 온라인 게재됐다. (논문명 : Polydopamine Sensors of Bacterial Hypoxia via Fluorescence Coupling)
도파민의 자체 중합반응에서는 개시제 역할을 하는 산소가 필수적인 존재다. 연구팀은 박테리아가 생장함에 따라 용액 내의 산소를 소모하는 현상을 이용, 박테리아의 생장 정도를 도파민의 중합반응과 연관 지어 관측하는 방법을 개발했다.
또 박테리아의 생장에 영향을 끼치지 않는 소재인 덱스트란으로 형광나노입자를 제조해 실험에 사용했다. 도파민의 자체 중합반응은 용액 내에 존재하는 형광나노입자 표면에 흡착하고 층을 형성해 입자의 화학적, 물리적 성질에 큰 변화를 일으키고 기존에 발생하던 강한 형광 신호를 약하게 만든다. 또한, 도파민과 나노입자가 첨가된 용액 내에서는 도파민의 산화와 자체 중합반응 때문에 용액의 색이 짙은 갈색으로 변한다.
하지만 박테리아가 용액 내에 존재하는 경우 박테리아 생장 때문에 산소가 소모돼 도파민의 자체 중합반응은 저해되고 용액의 색깔은 투명하게 유지된다. 나노입자의 형광 신호 역시 원래의 신호를 유지하게 된다.
연구팀은 이러한 현상을 박테리아의 생장 및 항생제 내성을 탐지하는데 적용할 수 있다는 점에 착안, 항생제에 내성을 가지는 `뉴 델리 메탈로-베타락타마제 1 (NDM-1)'을 발현하는 대장균(E. coli)을 대상으로 실험을 진행했다.
일반적인 대장균의 경우 카바페넴 계열의 항생제인 암피실린에 의해 생장이 크게 저해되는데, 항생제에 내성을 갖는 대장균은 생장이 잘 이뤄진다. 즉 항생제 내성을 가지는지에 따라 소모하는 산소의 양이 달라지고, 이 차이 때문에 도파민의 중합반응 여부를 육안과 광학적 측정으로 확인할 수 있다.
이렇게 살아있는 세포의 활성에 따라 일어나는 도파민의 자체 중합반응은 실제로 인체에 존재하는 다양한 `카테콜아민' 물질에서 나타나는 반응과 깊은 관련이 있다. 일례로 피부에 존재하는 카테콜아민은 자체 중합반응이 왕성하게 일어나 피부의 색에 큰 영향을 주는 멜라닌 색소를 형성하게 되는데 신경계에 존재하는 카테콜아민은 자체 중합반응이 거의 일어나지 않고 단일분자 형태로 존재하여 작용하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구 결과를 향후 생체 내에서 도파민 등 카테콜아민의 역할과 작용을 다양한 생체 모델에서 밝히는 연구로 발전시킨다면 매우 흥미로운 연구 결과를 얻을 것으로 기대하고 있다.
정현정 교수는 “이번 연구는 도파민의 자체 중합반응을 생체 시스템에서 규명한 연구로 큰 의미를 가지며, 이를 박테리아 생장 및 항생제 내성의 실시간 검출에 적용할 수 있어 기존의 미생물 배양법보다 신속하게, 그리고 PCR 검사보다 간편하게 진단이 가능해 감염병 확산 예방에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 KAIST 그랜드 챌린지 사업의 지원을 통해 이뤄졌다.
2020.12.07 조회수 39401 -
KAIST 교수 13인, 젊은 과학자 위한 차세대한림원 Y-KAST 창립회원 선정
〈 한국차세대과학기술한림원 출범식 〉
우리 대학 화학과 이효철 교수를 포함한 13명의 교수진이 젊은 과학자를 위한 한국차세대과학기술한림원(Y-KAST)의 창립 회원으로 선정됐다.
Y-KAST는 평균 연령 42세의 우수한 젊은 과학자들이 주축이 된 과학 분야 해외교류 및 정책 활동 기구로서 다양한 활동을 선도할 것으로 기대된다.
한국과학기술한림원(원장 이명철·이하 한림원)이 지난 24일, 더플라자호텔에서 한국차세대과학기술한림원(Young Korean Academy of Science and Technology, 이하 Y-KAST) 출범식을 열었다.
출범식에서는 Y-KAST 창립회원으로 선출된 73인의 젊은 과학자들에 대한 회원패 수여식이 진행됐다.
창립회원에는 물리화학 분야에서 세계적인 명성을 쌓고 있는 우리 대학 이효철 교수를 비롯해 만 27세에 최연소로 젊은과학자상(대통령상, 2016년)을 수상한 오성진 고등과학원 연구교수까지 각 분야에서 촉망받는 연구자들이 대거 포함됐다.
우리 대학은 ▲ 이학부에 김미영, 김성용, 송지준, 엄상일, 이해신, 이효철, 조병관, 최정균 교수, ▲ 공학부에 김상욱, 김일두, 전석우, 최장욱 교수, ▲ 의약학부에 이정호 교수가 선정됐다.
2010년 독일을 시작으로 주요국 과학한림원(Academy of Science)은 산하조직 혹은 별도 독립기구로서 영아카데미(Young Academy of Science)를 설립하고 자국 젊은 과학자들의 활동을 독려하고 있다.
현재 독일, 스웨덴, 벨기에, 캐나다, 일본 등 30개국 이상에서 영아카데미를 운영하고 있으며, 이를 중심으로 서로 간 교류 활동을 추진 중이다.
Y-KAST 회원은 우수한 연구업적을 내고 있는 만 45세 이하 젊은 과학자 중에서 선발하며 정원은 150인 이내다. 한국과학기술한림원은 기존에 운영하던 최우수 젊은과학자 지원 및 시상 프로그램을 통해 선발된 준회원과 한림선도과학자, 젊은과학자상 수상자들 중 만 44세 이하에 해당하는 사람들을 창립회원으로 등용했으며 해부터 매년 30인 내외의 신규 회원을 선정할 계획이다.
이명철 원장은 "젊은 과학자들이 주요국에서 연구업적을 기준으로 선발한 신진연구자들과 보다 친밀하게 교류함으로써 장차 세계 최고 수준의 과학자 그룹에서 소통할 수 있도록 지원할 것"이라며 "젊은 과학자들의 해외 네트워크 구축은 이들의 연구역량 향상은 물론 한국 과학기술의 위상 강화에도 상당한 효과가 있을 것"이라고 강조했다.
2017.02.27 조회수 14613 -
KAIST, 하계 다보스포럼에 국내 대학 중 유일하게 초청받아
우리 대학이 오는 9~11일 중국 다롄 국제컨퍼런스센터(ICC)에서 열리는 세계경제포럼 하계대회(일명 하계 다보스포럼)에 국내 대학 가운데 유일하게 초청받았다.
하계 다보스포럼(정식명칭 : 새로운 챔피언들의 연차총회)은 중국이 스위스 다보스포럼처럼 세계 경제와 글로벌 이슈를 주도하기 위해 2007년부터 매년 중국에서 개최하는 국제회의이다.
‘성장을 위한 새로운 항로 작성’을 주제로 열리는 올해 포럼에는 90개국 1천500여 명의 정 ‧ 관 ‧ 학계 인사들이 참여해 글로벌 혁신 이슈와 과학기술을 주제로 다양한 세션에서 발표와 토론을 진행한다.
KAIST는 이번 포럼에서 전 세계 리더들에게 최신 연구동향을 소개하고 함께 토론하는 자리인 ‘아이디어스랩(IdeasLab)’을 국내 대학 가운데 유일하게 4회 째 운영한다.
‘바이오 소재 vs 나노 소재’를 주제로 열리는 이번 세션은 ‘차세대 산업혁명을 이끌 소재는 무엇이 될 것인가’를 두고 발표와 토론이 진행된다.
회의는 미국 프린스턴대학교 린 루(Lynn Loo) 교수가 사회자로 나서‘토론 랩(Debate Lab)’이라는 새로운 방식으로 진행되며 청중들은 토론 전후에 걸쳐 이슈에 대한 투표도 진행한다.
먼저 세션 위원장을 맡은 강성모 KAIST 총장이 KAIST 현황과 아이디어스랩을 소개하고 이어 사회자가 바이오 소재와 나노 소재의 토론자와 토론 규칙을 설명한다.
‘바이오 소재’분야 토론자로 이상엽 생명화학공학과 특훈교수와 이해신 화학과 교수가 참가해‘생물을 해킹해 플라스틱을 만든다’와 ‘의료용 생체적합성 물질’을 주제로 각각 발표한다.
이어 ‘나노 소재’ 토론자로 정희태 생명화학공학과 석좌교수와 조은애 신소재공학과 교수가 나와 ‘자기조립 나노 물질’과 ‘수소연료를 위한 나노 리파이너리’를 주제로 각각 발표한다.
발표에 이어 세션 참가자들과 발표자들은 ‘바이오 물질과 나노 물질 중 어느 것이 차세대 산업혁명을 이끌 것인가’를 주제로 토론도 진행한다.
이밖에 강성모 KAIST 총장은 글로벌대학리더스포럼(GULF)이 주관하는 ‘산학협력’세션의 토론 리더로도 참여해 구오핑(Guo Ping) 중국 화웨이 부회장, 쟝 뤽 로윈스키(Jean-Luc Lowinski) 사노피 차이나(Sanofi China) 수석 부회장과 함께 산학협력에 관해 토론한다.
강 총장은 현재 세계경제포럼의 GULF 멤버이면서 전자공학의 미래에 관한 글로벌 아젠다 카운슬 의장도 맡고 있다.
강 총장은 “KAIST는 하계 다보스포럼의 초청으로 4회 째 아이디어스랩을 주관한다”며 “KAIST의 혁신적 연구성과가 세계적 수준으로 평가받고 있어 자랑스럽다”라고 밝혔다. 끝.
2015.09.08 조회수 9636