Research

POSTECH, 홍합단백질로 “뗐다 붙였다”하는 생체접착제 개발

차형준 교수팀, 자가복원성 생체접착 단백질 하이드로젤 개발 거센 파도가 치는 바위에서도 단단하게 붙어 있을 수 있는 홍합의 비결은 강한 접착력을 가진 단백질이다. 이 단백질을 이용해 수술부위나 상처를 꿰매지 않고 피부를 ‘풀’처럼 붙이거나 뼈나 혈관을 접합시키기 위한 접착제, 혹은 지혈제 등 다양한 의료용 생체접착제로 만들고자 하는 연구는 끊임없이 계속되고 있는 가운데, 물속에서도 접착력을 유지할 수 있을 뿐 아니라, 여러 차례 뗐다 붙여도 접착력에 변함이 없는 ‘자가복원성 생체접착 단백질 하이드로젤’이 POSTECH(포항공과대학교) 연구진에 의해 최초로 개발됐다. POSTECH 화학공학과 차형준 교수 연구팀은 실제 홍합의 접착 메커니즘을 활용, 생체접착에 활용가능한 홍합단백질 기반의 하이드로젤*1을 세계에서 처음으로 구현하는데 성공했다. 또, 접착단백질과 철(Fe) 이온과의 상호작용을 통한 가교(cross-linking)*2 반응을 일으켜 반복적으로 접착과 탈착을 해도 접착력을 유지할 수 있는 ‘자가복원(self-healing)’ 기능을 가지고 있는 것을 확인했다고 연구팀은 밝혔다. 현재 의료 생체접착제로 주로 사용되고 있는 것은 피브린 계열의 생체접착제로 인체에는 비교적 친화적이지만, 낮은 접착력이 문제점으로 지적되어 왔다. 이를 극복하기 위한 여러 생체접착제가 개발되고 있지만 합성고분자를 이용하는 접착제들이 주가 되고 있어 인체에서 활용할 경우의 독성 등의 부작용들이 또 다른 단점으로 부각됐다. 홍합접착단백질은 접착력도 우수할 뿐 아니라 인체에도 무해하다는 점에서 대안 중 하나로 제안됐지만, 홍합에서 추출할 수 있는 단백질의 양이 적다는 한계점을 가지고 있었다. 유전공학을 이용, 홍합접착단백질 대량생산기술을 갖추고 있는 차 교수팀은 이 기술을 바탕으로 인체에는 무해하면서도 기존의 접착소재보다 3배 이상의 높은 수중 접착력을 가진 하이드로젤 접착제를 개발했다. 이 접착제는 홍합접착단백질과 철 이온 간 가교 반응을 이용해 자가복원력을 갖추도록 해, 다양한 메디컬 분야에 활용할 수 있는 길을 열었다. 연구를 주도한 차형준 교수는 “이번 연구는 홍합접착단백질을 직접 이용해 하이드로젤 제형의 생체접착제로 처음으로 구현할 수 있었다는 면에서 기존 접착제를 대체할 차세대 생체접착소재 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대가 높다”며 “생체접착소재 뿐만 아니라 배터리와 같은 전자재료 분야에도 활용이 가능할 것으로 보여 추후 연구를 통해 가능성을 넓힐 계획”이라고 밝혔다. 한편, 이 연구는 해양수산부가 추진하는 해양생명공학기술사업의 ‘해양바이오산업신소재기술개발’과 POSTECH의 ‘차세대 과학자(Rising Star)’사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 바이오소재 분야의 권위지 ‘바이오매크로몰레큘스(Biomacromolecules)’ 5월호에 게재됐다. 1. 하이드로젤(hydrogel) 고분자 간의 가교(cross-linking)를 통해 네트워크를 만들어 젤(gel)화된 소재를 의미하며 많은 양의 물을 함유하고 있다. 이런 젤은 물에 대해서도 저항성을 가지고 있으며 여기에 접착기능을 추가하면 생체접착제로도 사용할 수 있다. 2. 가교(cross-linking) 고분자 사슬을 특정 위치에서 화학적으로 연결하는 것으로 교차라고도 한다. [참고그림] 1. 홍합접착단백질 기반 하이드로젤 시스템 위 그림은 본 연구에서 개발된 홍합접착단백질 기반 하이드로젤 생체접착소재 시스템의 형성 기작을 도식화한 것이다. 홍합접착단백질에 포함되어 있는 도파 잔기와 철 이온의 상호작용과 pH 조절을 통한 하이드로젤 형성 유도과정이 그 첫 번째 기작이고, 도파 퀴논 형태로의 유도를 통해 공유 결합을 형성시킴으로써 하이드로젤을 형성시키는 과정이 두 번째이다.

POSTECH, ‘나선’으로 유기태양전지 흡수량 향상시킨다

김종규․이종람교수팀, 3D 구조층 이용해 다양한 태양전지 성능 향상법 개발 화석연료를 대체하기 위한 새로운 에너지 발전으로 대두되는 것 중 이미 상용화에 들어간 실리콘 태양전지는 설비 단가가 비싼 것이 단점이다. 이에 따라, 생산단가를 대폭 낮출 수 있는 유기염료를 이용한 유기태양전지에 관한 연구가 학계에서 활발하게 이뤄지고 있지만, 상용화가 이뤄지기 위해서는 유기태양전지의 효율을 더욱 향상시켜야 한다. 국내 연구진이 3D 나선을 이용하면 유기태양전지의 빛 흡수량을 극대화시킬 수 있다는 연구결과를 내놔 주목을 끌고 있다. POSTECH 신소재공학과 박사과정 권현아․김종규 교수, 함주영․이종람 교수 연구팀은 유기태양전지의 전극을 3D 나선형 구조로 만들어 빛의 흡수량 및 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 결과를 제시하여 재료과학분야 권위지 ‘어드밴스드에너지머터리얼스(Advanced Energy Materials)’ 13일자 표지논문을 통해 발표하면서 학계의 관심을 모았다. 유기태양전지는 통상 아주 얇은 박막을 이용해 제작하기 때문에 빛을 효율적으로 흡수하지 못한다. 하지만 연구팀은 전극을 3D 나선형 구조로 만들 경우 태양전지로 들어오는 태양광이 밖으로 반사돼 소실되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 들어오는 태양광을 분산시켜 흡수되는 빛의 양을 극대화할 수 있다는 사실을 확인했다. 뿐만 아니라 이를 이용해 전기적 특성까지 동시에 향상시킬 수 있어 유기태양전지의 효율을 기존에 비해 10% 향상시켰다. 또한, 이 구조를 만드는 방법인 ‘경사각증착법’은, 나노 물질을 기판에 증착(蒸着)시키는 공정에서 기판을 기울이거나 회전시키기만 하면 되는 방법으로 다양한 물질이나 기판에도 응용이 가능하고 나노구조의 모양 역시 다양하게 만들 수 있다는 장점이 있다. 응용 가능한 물질이 광범위하다는 장점은 유기태양전지 뿐만 아니라 물 속에서 수소와 산소를 분리해내는 물분해셀, 유리창에 염료를 칠하는 것만으로도 태양광을 이용한 발전이 가능하다는 것으로도 잘 알려진 염료감응형 태양전지 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 한편 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 Global Research Network 사업과 중점연구소사업의 지원으로 수행됐다.

POSTECH, 다강체 2가지 극성은 “가깝고도 (온도차가) 먼 사이”

장현명 교수팀, 다강체 산화물의 강유전성 발현과 그 수수께끼 풀어내 전기적인 성질(강유전성*1)과 자기적인 성질(자성)을 동시에 가지며, 이 성질을 이용하면 하드디스크와 작은 크기에도 대용량 데이터를 저장할 수 있는 D램의 성질을 모두 갖춘 차세대 비휘발성 메모리로도 만들어 낼 수 있는 ‘다강체’의 성질과 수수께끼에 쌓였던 강유전성이 생기는 이유를 국내연구진이 밝혀냈다. 이 연구성과는 재료화학 분야 권위지의 표지논문에 선정될 정도로 학계의 관심이 높다. POSTECH 첨단재료과학부 통합과정 송승우․장현명 교수팀(첨단재료과학부 및 신소재공학과)은다강체 산화물인 LuMno3에서 강유전성이 발현되는 원인과 이에 관련된 수수께끼를 제1원리 시뮬레이션을 통해 풀어냈다. 지금까지 다강체가 강유전성과 자성을 동시에 가지는 이유에 대해서는 많은연구가 진행되어 왔으나 분명한 해법은 제시하지 못했다. 연구팀은 구조적 극성이 생성되는 온도(~1560℃)와 전기적 극성이 생성되는 온도(~1020℃)가 큰차이를 보인다는 사실에 착안하여, 전기적 극성이 나타나지 않은 상태에서 극성이 나타날 때, 영향을미치는 원자의 이동을 분석하고, 이 때 전기적 극성이 원자의 대칭적․비대칭적 이동의 짝이룸(coupling)으로 인해 일어난다는 사실을 밝혀내었다. 1560℃에서 이뤄지는 구조적 극성 발현은 대칭적 원자이동이 영향을 끼쳐 전기적 극성은 나타나지 않지만, 1020℃에서는 비대칭적 원자이동과 대칭적 원자이동이 짝을 이뤄 일어나는 상태로 바뀌기 때문에 전기적 극성이 나타난다는 것이 연구팀의 결론이다. 연구팀은 또, 이 연구결과는 육방정형*2 망간 산화물에서 공통적으로 일어나는 현상으로 육방정형 상온 다강체 뿐만 아니라 강유전체 메모리 소자(통칭 F램) 개발에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이 연구성과는 제23회 유전체 물성 심포지엄 및 제15회 강유전체 소재․소자 워크숍에서 최우수발표상을 수상했을 뿐 아니라 영국 왕립 화학회에서 발간하는 재료화학분야 권위지 ‘저널오브머터리얼스케미스트리씨 (Journal of Materials Chemistry C)’ 최신호 표지논문으로 선정되는 등 학계에서관심을 모으고 있다. 한편, 이 연구는 한국연구재단 일반연구자지원사업과 KISTI HPC 응용 연구 지원 프로그램의 지원아래 수행됐다. 1. 강유전성(ferroelectricity) 자발적인 전기편극을 가지고 그 자발적 편극이 전기장에 의해 방향을 반전할 수 있는 결정. 어떤 전압 이상을 가하면 자발 분극이 반전해 전압을 제거해도 그 상태를 유지하는 성질이 있다. 2. 육방정형(hexagonal system) 밑면이 정육각형을 이루는 육각기둥구조의 결정계. 주로 아연과 마그네슘 등의 금속에 많다.

저비용·대면적·초고속 그래핀 나노리본 제조 기술 개발

웨어러블 전자소자나 플렉시블 디스플레이 상용화 앞당길 원천기술 개발 국내 연구진이 정렬 및 패터닝이 가능한 유기 나노선(Organic nano-wire)을 이용한 리소그라피 방법으로 저비용·단시간의 그래핀 나노리본 제작 기술을 개발했다. 이 기술은 메모리·디스플레이 등 고집적 전자회로에 활용될 수 있는 그래핀 나노리본을 원하는 모양으로 넓은 면적에 걸쳐 매우 쉽게 제작할 수 있기 때문에, 그래핀 나노리본의 우수한 전기적 특성과 그래핀 특유의 투명함과 유연함을 활용한 웨어러블(wearable) 전자소자나 접히는 디스플레이(Flexible Display) 분야의 상용화를 앞당길수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업의 일환으로 추진되는 “나노기반 소프트일렉트로닉스연구단(단장 조길원)”의 지원으로 포항공과대학교 신소재공학부 이태우 교수가주도하고 Wentao 연구교수가 제1저자로 참여하여 수행되었으며 재료과학분야의 세계적 권위의 학술지인 ‘Advanced Materials’지에 4월 10일(목)에 온라인 게재되었다. (논문명 : Rapid Fabrication of Designable Large-Scale Aligned Graphene Nanoribbons by Electro-hydrodynamic Nanowire Lithography 그래핀은 우수한 전기적, 물리적, 그리고 화학적 특성을 가지고 있어 차세대 고집적 유연 전자 소자의 핵심 물질로 주목받고 있지만, 밴드갭(band gap, 전자가 지닐 수 있는 에너지의 허용된 대역)이 없어서 밴드갭을 활용하는 반도체 특성의 전자장치에 사용하기 어려운 문제점이 있었다. 그러나 그래핀이 나노리본 형태가 되면 밴드갭을 가지게 되고 그 폭이 좁아 질수록 밴드갭이 커지게 되어, 좁은폭의 그래핀 나노리본을 확보하여 그래핀의 반도체 특성을 활용할 수 있다. 기존의 다양한 그래핀 나노리본 제작 기술이 소개되어 왔지만, 공정단가 높고 제작시간이 길었으며,트랜지스터나 메모리와 같은 전자소자에 적용하기 위해서는 대면적에서 개별적인 폭 조절과 위치정렬을 필요하기 때문에 산업적인 측면에서 한계를 가지고 있었다. 연구팀은 화학기상증착법(Chemical vapor deposition)을 통해 실리콘 기판 위에 그래핀을 형성하고,그 위에 유기 나노선을 원하는 위치에 정렬시킨 후 산소 플라즈마 식각(필요없는 부분 제거) 과정을거쳐, 유기 나노선의 형태를 따라 그래핀 나노리본을 제작하였다. 기존에 시간이 많이 걸리고 높은공정비용이 소요되며 대면적 패터닝이 어려웠던 그래핀 나노리본 제작 공정의 단점을 극복하였다. 연구팀은 이 기술을 이용하여 10nm(나노미터) 이하 범위의 폭을 가지고, 밴드갭을 가진 그래핀 나노리본을 제작하였으며, 더 나아가 이를 전계 효과 트렌지스터의 채널로 이용하여, 상온에서 약 70의 on/off 전류비(current ratio)와 약 300cm2V-1s-1의 정공 이동도 값을 가지는 소자를 제작하는데도성공하여, 향후 전자 소자로의 활용 가능성도 입증했다. 연구팀은 “기존의 방식과는 달리 원하는 위치에 원하는 길이의 그래핀 나노리본을 대면적으로 제작할 수 있는 것은 물론, 저비용으로 간결한 공법이 가능하기 때문에 그래핀 나노리본을 이용한 전자소자의 연구를 더욱 가속화 시킬 것”이라는 데 기대가 크며, “이번 연구성과는 2020년 50조원 규모로성장할 것으로 예측되는 입는(wearable) 컴퓨터 및 플렉시블(Flexible) 전자소자 등을 구현하기 위한원천기술로 사용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

POSTECH-스웨덴 연구팀, 새로운 합금 ‘소성변형 지도’ 만들었다

철강 권세균 교수팀, 물리학적으로 소성변형 현상 풀어내 고무공은 손에 쥐고 힘을 주면 모양이 변했다가 힘을 빼면 원래의 모습으로 되돌아간다. 이런 성질을 ‘탄성’이라고 부른다. 하지만 밀가루 반죽은 힘이 없어져도 변화된 모양을 그대로 유지하는데 이런 특성을 ‘소성’이라고 한다. 이러한 소성현상은 철과 같은 금속재료를 두드리거나 굽혀서 물건을 만들 때와 건물과 선박, 다리 등 대형구조물이 안정성을 유지하는데 있어서도 매우 중요한 역할을 한다. POSTECH 철강대학원 권세균 교수, 박사과정 조민호씨와 스웨덴 왕립공과대학(KTH) 레벤테 비토스(Levente Vitos) 교수 공동연구팀은 ‘면심입방구조’*1를 가지는 금속재료의 소성변형을 미리 알아낼 수 있는 소성변형 일반이론을 미국 국립과학원회보(PNAS) 4월 21일(현지시간)자를 통해 발표했다. 금속의 소성변형은 그 현상이 복잡하고 이를 설명할 수 있는 일관된 이론이 없어서 금속재료의 성질을 충분히 이해하고 활용하는데 어려움이 있으며, 새로운 고강도 합금재료 개발의 경우에도 많은 실험이 필요하여 시간이 지체되는 걸림돌로 작용해 왔다. 연구팀은 원자론에 바탕을 두고 다양한 소성변형 현상을 쉽게 풀어낼 뿐 아니라, 지금까지 여러 차례 실험을 거쳐야 알 수 있던 것을 2차원 형태의 지도(map)에서 쌍정현상(twinning)*2과 같은 소성변형 현상을 실험이 없이도 미리 예측할 수 있는 이론을 만들어냈다. 이 이론은 실제 새로운 합금을 설계할 때에도 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다. 노벨물리학상 심사위원장을 역임한 스웨덴 왕립공과대학 뵈리에 요한슨(Börje Johansson) 교수는 이 연구에 대해 “금속공학에서 일반적으로 이루어지는 연구와 달리 물리학적 시각을 따라 진행한 이 연구는 응용연구에서도 기초학문이 중요하며, 또한 학제간의 경계를 넘어 문제를 바라볼 때 새로운 결과를 얻을 수 있다는 사례”라고 이야기했다. 공동저자로 참여한 POSTECH 신소재공학과 이병주 교수도 “원자단위 전산재료과학의 범위가 이번 연구를 통해 소성분야로까지 확대됐다”고 설명했다. 이번 논문은 특히 포스코(회장 권오준)-POSTECH 철강대학원을 통한 ‘철강혁신 프로그램’의 지원으로 이루어졌다. 1. 면심입방구조(面心立方構造) 입자들이 배열해 결정을 만들 때에는 일정한 규칙에 의해 결정을 형성한다. 이 중 정육면체의 각 꼭지점과 면의 중심에 입자가 오도록 입자들이 배열하는 결정 구조를 면심입방구조라고 한다. 2. 쌍정현상(twinning) 소성변형 현상 중 하나로 결정체에 응력을 가했을 때 인접한 결정원자가 어떤 특정한 면, 혹은 축에 대칭으로 위치하는 쌍결정을 형성하는 것. 이것의 형성으로 결정체는 전단 변형을 일으킨다.

POSTECH, 양자점 밴드갭 제어신기술 개발

신소재공학과 공의현 박사팀, 국제 권위지 표지논문 장식 디스플레이, 초미세반도체, 의료기기 등 다양한 제품에 사용되는 양자점*1의 가장 큰 걸림돌로 지적되었던 밴드갭을 제어할 수 있는 새로운 기술이 국내 연구팀을 통해 발표됐다. 이 기술은 국제적인 권위지 표지논문으로 장식되어 학계의 관심을 모으고 있다. POSTECH 신소재공학과 공의현 박사(32, 지도교수 장현명) 팀은 양자점의 상전이*2를 이용, 하나의 양자점에 2가지 상태를 공존시켜 양자점의 밴드갭을 조절할 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다. 이 기술을 적용하면 전극의 광학적 특성이 수배 이상 증가해 양자점 감응형 태양전지의 효율이 50% 이상 향상될 수 있다. 밴드갭(band gap)은 에너지 갭으로도 불리는 것으로 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이를 의미하는데, 이 차이에 따라 물질의 전기 전도성 정도가 결정되는 중요한 특성이다. 따라서, 전도성을 이용해 디스플레이나 반도체, 의료기기에 활용되는 양자점의 특성상 이 밴드갭을 조절하는 것은 광학적, 전기적 특성을 크게 개선시킬 수 있는 중요한 연구다. 물론 이 밴드갭을 조절하는 방법은 양자점의 크기를 제어하는 등 이미 다양하게 발표되어 왔지만, 이들 방법은 복잡하고 그 비용이 복잡하다는 단점이 지적되어 왔다. 연구팀은 진공장비 등 고가의 장비 없이 공기 중에서 짧은 시간 열처리를 통해 양자점 속 격자를 뒤틀리게 함으로써 밴드갭을 조절하는 기술을 제안했다. 따라서 공정시간이 짧을 뿐 아니라 제조비용도 큰 폭으로 낮아진다. 무엇보다 이 기술은 다양한 종류의 반도체 양자점에 적용될 수 있어 양자점을 이용하는 여러 기기에 활용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 한편, 이 연구는 재료과학분야의 권위지인 ‘스몰(Small)’의 4월호 표지논문으로 9일(현지시간) 발표됐다. 1. 양자점 화학적 합성 공정을 통해 만드는 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정체를 말한다. 2. 상전이(相轉移) 물질이 다른 상(相)으로 상태를 옮기는 현상, 전도체가 정상에서 초전도상태로 바뀌거나, 합금의 성분원자가 저온에서는 규칙적으로 배열되어 있지만, 온도가 상승하면 일정 온도에서 불규칙한 배열로 바뀌는 등의 현상을 상전이라고 한다.

조길원(화공)교수팀 연구성과 Advanced Materials 표지논문 선정

POSTECH 조길원 교수팀, 세계적 학술지 표지논문으로 발표 포스텍 화학공학과 조길원교수, 최현호박사, 숭실대 김도환 교수, 건국대 이위형 교수 공동연구팀은 차세대 디스플레이의 핵심기술인 유기트랜지스터의 특성에 지대한 영향을 미치는 전압안정성에관한 연구결과를 정리하고 획기적인 개선 방향을 제시하여 유기트랜지스터의 실용화를 앞당기는데기여하였다. 이 연구성과는 재료과학분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼스 (Advanced Materials)’ 최신호 (3월 19일자)의 표지논문으로 선정되어 학계의 주목을 끌고 있다. “미세구조 제어에 의한 유기트랜지스터 (Organic Transistors)의 전압안정성 확보” 라는 제목으로소개된 이 논문은 유기트랜지스터의 전압안정성을 높이기 위하여 소자를 이루는 박막 및 계면 미세구조의 제어에 대해서 심도있게 분석하고 나아가 최적의 미세구조를 제안하였다. 특히, 트랜지스터 소자는 구동하는 동안 얼마만큼 초기 전기신호가 유지되는지가 중요하고 이는실용화 여부를 가늠하는 핵심기술인데, 이 논문은 이러한 전압안정성을 유지할 수 있는 방안을 제시하였다. 조길원 교수는 “이번에 제안된 기술을 이용하면 유기기반 플렉시블 디스플레이의 실용화를 한층앞당길 수 있을 것이다.”라고 말했다. 한편, 이 논문은 어드밴스드 머터리얼스지가 저널 발간 25주년을 기념하여 유기트랜지스터 연구분야를 선도하고 있는 조길원 교수팀에 ‘리뷰 논문 (Review Paper)’을 요청하여 이의 일환으로 발표한 것이다. 리뷰논문은 해당분야의 세계 최고 수준의 전문가가 그 동안의 연구성과 및 결과 등을 총망라하고 이를 바탕으로 그 분야의 연구 방향을 제시하는 논문이다. 이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어 사업인 ”나노기반 소프트 일렉트로닉스 연구단”의지원으로 이루어졌다.

박재성(기계)교수,고용송(생명)교수 공영연구팀 연구성과 Lab on a chip 표지논문 및 Hot Article 선정

POSTECH 연구팀, ‘세포밖소포체 모사 나노베지클’ 생산 시스템 개발 우리 몸은 세포를 끊임없이 분해하고, 또 새로운 세포를 만들어내며 움직이고 있다. 세포의 움직임에 따라 분비되는 ‘세포밖소포체’는 나노미터의 아주 작은 소포체*1로, 불과 얼마 전까지도 몸속에 필요 없는 ‘쓰레기 물질’처럼 취급되어 왔다. 하지만 이 소포체가 실은 mRNA나 단백질과 같이 우리몸에 필수적인 물질을 가지고 있을 뿐 아니라, 이 물질들을 다른 세포에 전달하는 기능을 하고 있다는 연구결과가 발표됨에 따라 이 세포를 이용해 약물 전달체로 이용하려는 연구가 진행되고 있다. POSTECH 기계공학과 박재성 교수와 생명과학과 고용송 교수 공동연구팀은 간단하게 만들 수 있는 마이크로채널로 세포밖소포체를 모사한 나노미터크기의 베지클(nanovesicle)*2을 단시간에 생산하는 시스템을 개발했다. 영국왕립화학회가 발간하는 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’지를 통해 발표된 이 성과는 표지논문과 주목할 논문(Hot article)로 선정될 정도로 약물전달과 세포외소포체 관련 분야 등 다양한 분야에 걸쳐 활용될 것으로 학계의 주목을 모으고 있다. 연구팀은 우선 일직선으로 뻗은 마이크로 채널을 만들어 여기에 세포를 통과시켜 일부러 세포가 부서지도록 한 다음 이 부서진 세포막이 다시 자가배열하는 성질을 이용, 세포 내에 물질을 담는 ‘나노베지클’을 만드는데 성공했다. 이렇게 만들어진 나노베지클은 세포밖소포체와 비슷하게 막 단백질을 가지고 있을 뿐 아니라, 다른 세포에 세포 내 물질을 전달할 수 있다는 결과를 얻었다. 나노베지클을 만드는 시스템은 구조가 간단해 일단 한 번 틀(mold)을 만들면 최대 6시간이면 사용가능한 기기를 만들어낼 수 있고, 또 이 시스템을 통해서는 단 2시간이면 나노베지클을 만들 수 있다. 또, 이 나노베지클은 인위적으로 합성하기 어려운 생체물질을 효과적으로 담을 수 있으며 막단백질을 통해 특정 조직으로 전달할 수도 있어 약물 전달 부작용도 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

뇌주간 행사 맞아 포스텍에서 다양한 행사 개최

14일 ‘세계 뇌주간’ 맞아 다양한 행사 개최 POSTECH(포항공과대학교) 뇌연구센터(센터장 김정훈 생명과학과 교수)와 한국뇌연구협회는 ‘세계 뇌(腦) 주간(World Brain Awareness Week)’ 행사의 일환으로 오는 14일 오후 7시부터 POSTECH생명공학연구센터 대강당에서 공개 강연을 갖는다. 중․고교생 및 일반인들을 대상으로 하는 이날 강연에서는 △시냅스가 우리의 미래를 결정한다(POSTECH 생명과학과 김정훈 교수) △Radiation Free True Color Imaging: In Vivo Photocaoustic Tomography (POSTECH 창의IT 융합공학과 김철홍 교수)를 주제로 한 강연이 있을 예정이다. 세계 뇌 주간 행사는 일반인에게 뇌과학 연구의 중요성을 이해시키기 위해 1992년 미국에서 처음개최된 이래 현재 세계적으로 매년 3월 셋째 주에 동시에 진행되고 있다. 국내 행사는 2002년 이후13번째로 ‘뇌를 쉽게 알려 드립니다’라는 슬로건을 내걸고 올해엔 3월 10일부터 16일까지 전국 15개대학과 병원에서 개최됐다. 이번 행사는 일반인들이 미래 융합과학으로서의 뇌과학에 대한 호기심과 관심을 충족시키는 데 보탬이 되는 한편, 초․중․고등학생 및 대학생들이 뇌에 대한 상식을 높이고 미래에 훌륭한 뇌과학 연구자의 길을 걷을 수 있도록 동기를 부여하는 계기가 될 것으로 기대된다. 또한 행사 참가자들은 다양한 전공의 뇌과학 연구자들과 활발하게 학문적 교류를 나눌 예정이다. 세계 뇌 주간 행사는 누구나 무료로 참석할 수 있으며, 자세한 사항은 한국뇌연구협회 홈페이지(http://brainsociety.org/)에서 참조할 수 있다.

“부서지고 남은 세포”로 정확한 ‘약물 배달부’ 만든다

POSTECH 연구팀, ‘세포밖소포체 모사 나노베지클’ 생산 시스템 개발 우리 몸은 세포를 끊임없이 분해하고, 또 새로운 세포를 만들어내며 움직이고 있다. 세포의 움직임에 따라 분비되는 ‘세포밖소포체’는 나노미터의 아주 작은 소포체*1로, 불과 얼마 전까지도 몸속에 필요 없는 ‘쓰레기 물질’처럼 취급되어 왔다. 하지만 이 소포체가 실은 mRNA나 단백질과 같이 우리몸에 필수적인 물질을 가지고 있을 뿐 아니라, 이 물질들을 다른 세포에 전달하는 기능을 하고 있다는 연구결과가 발표됨에 따라 이 세포를 이용해 약물 전달체로 이용하려는 연구가 진행되고 있다. POSTECH 기계공학과 박재성 교수와 생명과학과 고용송 교수 공동연구팀은 간단하게 만들 수 있는 마이크로채널로 세포밖소포체를 모사한 나노미터크기의 베지클(nanovesicle)*2을 단시간에 생산하는 시스템을 개발했다. 영국왕립화학회가 발간하는 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’지를 통해 발표된 이 성과는 표지논문과 주목할 논문(Hot article)로 선정될 정도로 약물전달과 세포외소포체 관련 분야 등 다양한 분야에 걸쳐 활용될 것으로 학계의 주목을 모으고 있다. 연구팀은 우선 일직선으로 뻗은 마이크로 채널을 만들어 여기에 세포를 통과시켜 일부러 세포가 부서지도록 한 다음 이 부서진 세포막이 다시 자가배열하는 성질을 이용, 세포 내에 물질을 담는 ‘나노베지클’을 만드는데 성공했다. 이렇게 만들어진 나노베지클은 세포밖소포체와 비슷하게 막 단백질을 가지고 있을 뿐 아니라, 다른 세포에 세포 내 물질을 전달할 수 있다는 결과를 얻었다. 나노베지클을 만드는 시스템은 구조가 간단해 일단 한 번 틀(mold)을 만들면 최대 6시간이면 사용가능한 기기를 만들어낼 수 있고, 또 이 시스템을 통해서는 단 2시간이면 나노베지클을 만들 수 있다. 또, 이 나노베지클은 인위적으로 합성하기 어려운 생체물질을 효과적으로 담을 수 있으며 막단백질을 통해 특정 조직으로 전달할 수도 있어 약물 전달 부작용도 해결할 수 있을 것으로 기대된다.