1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명
나노공학과 바이오공학의 융합학문인 나노바이오공학은 나노바이오전자소자, 바이오센서, 나노바이오재료 등 다양한 응용분야를 가진 분야입니다. 그 중에서 나노바이오재료는 생체이미징, 세포치료, 약물전달 등에 활용되는 재료를 합성하거나 제조하는 분야로 현재까지 반도체나노입자(Quantum dot), 금속나노입자(metal nanoparticle), 고분자 (polymer) 등 다양한 물질이 사용되고 있습니다. 반도체 나노입자는 크기에 따라 여러 파장의 형광을 나타내고 광특성이 좋은 물질로 알려져 생체이미징에 많이 이용되고 있으나 최근 독성문제로 인해 세포수준의 연구에 그치고 있습니다. 최근 반도체 나노입자를 대체할 만한 새로운 나노입자의 개발이 활발히 이루어지고 있는데, 그 중 각광받고 있는 재료가 탄소를 기반으로 한 재료(carbogenic nanoparticle, carbon quantum dot)와 실리콘 나노입자(silicon nanoparticle)입니다.
이 재료들은 생체독성이 적고 여러 파장을 나타내며 광안정성이 뛰어난 특성을 가질 뿐만 아니라 생체물질과 결합이 용이하기 하기 위해 표면처리 과정이 비교적 간단한 장점을 가지고 있습니다. 두 가지 이상의 물질을 결합하여 만든 하이브리드재료(hybrid materials) 또한 각각의 장점을 살리고 새로운 특성을 나타내는 물질로 또 하나의 나노바이오재료로써 주목받고 있습니다. 이번 연구에서 개발한 새로운 형광나노입자는 탄소 재료인 풀러렌과 실리콘의 산화물인 실리카의 결합으로 만든 하이브리드 재료이며 나노바이오재료로써 적합한 특성들을 갖고 있습니다. 위와 같은 재료의 개발은 나노바이오재료를 이용하여 생체 내의 신호를 관찰하고, 효과적인 약물 전달과 치료를 더욱 용이하게 할 것으로 기대하고 있습니다.
연구과정에서 생긴 에피소드풀러렌은 다이아몬드와 흑연과 같은 탄소의 동소체 중의 하나로 자체 형광이 매우 낮은 물질인데 실리카를 결합시켜 입자를 만들어 냈을 때 형광현미경에서 밝은 형광을 확인하고 매우 놀랐습니다. 하지만 밝은 형광을 나타내는 원인을 찾아내는 과정은 그리 쉽지 않았습니다. 여러 가지 분석기기를 사용하여 이를 찾아내야 하는데 대부분 처음 써보는 것이어서 무척 애를 먹었습니다. 그러나 꾸준히 하나하나 분석방법을 익히고 다루면서 더욱 이 물질에 대해 알게 되고 기쁨을 찾아 연구하는데 힘이 되었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.제가 속한 한국생명공학연구원 바이오나노연구센터는 현재 박사급 연구원과 석사급 연구원, 그리고 석박사 학생들을 포함하여 50여명으로 구성되어 있는 규모가 큰 연구센터입니다. 센터 구성원들은 생물학을 포함하여 재료, 화학, 전자공학 등 다양한 전공의 전문가들로 이루어져 있으며 주요연구분야로는 단백질칩, 나노생체소재, 나노바이오센서를 들 수 있습니다. 융합연구를 하기 위해 전공이 다른 구성원들이 활발한 커뮤니케이션을 통해 함께 연구를 진행하고 있습니다.
자세한 내용은
http://bionano.re.kr을 참고하시기 바랍니다.
제가 속한 또 하나의 기관은 과학기술연합대학원대학교 (University of Science and Technology) 입니다. 국내 출연연구기관이 모여 새로운 시스템의 교육기관을 만들어 운영하는 체제로 한국생명공학연구원도 그 중 한 기관입니다. 서로 다른 기관과의 교류를 통해 융합연구의 활성을 꾀하는 것은 UST의 장점 중의 하나로 이번 연구 역시 한국표준과학연구원과 함께 진행하였습니다.
자세한 내용은
www.ust.ac.kr을 참고하시기 바랍니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이번 연구를 하면서 느낀 점은 두 가지를 들 수 있는데 하나는 연구하는 것에 대해 즐거움을 찾는 것과 스스로 공부하는 것 못지 않게 다른 연구자들에게 많이 배워야 한다는 것입니다. 연구를 하면서 끊임없는 실패와 무지 때문에 좌절하고 힘들지만 그 과정에서 즐거움을 느끼고 다시 해보자는 의지가 있기에 연구를 계속할 수 있었습니다. 그리고 연구활동은 연구자 스스로 배우고 익히고 공부하는 것도 중요하지만 다른 연구자들과의 교류를 통해서도 많은 것을 얻는다는 것을 알았습니다. 그러기 위해서는 적극적으로 배우고자 하는 자세가 필요한데 본인의 활발한 성격이 이런 점에서 도움이 되었다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
박사과정을 처음 시작할 때 선배로부터 들었던 조언 중에, '연구는 마라톤과 같다' 는 것이었습니다. 초기에 의욕에 앞서 너무 빨리 달리면 쉽게 지치고 포기하기 쉽지만 천천히 그러나 꾸준히 자신의 페이스를 유지하며 달린다면 목표지점에 도달할 수 있다는 이야기였습니다. 어떤 연구든지 오랜 시간과 노력을 기울려야만 비로소 빛을 볼 수 있는데 도중에 포기하지 않기 위해서는 많은 인내가 필요하다고 생각합니다. 그래서 어떤 교수님이 들려주신 이 문구처럼 인내를 가지고 임한 다면 어떤 일이든 이룰 수 있을거라고 믿습니다.
Nothing in the world can take the place of persistence - Calvin Coolidge -
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
새로운 물질을 개발하는 것에 그치지 않고 현재 개발한 물질을 이용하여 센서나 약물전달, 혹은 특정 세포를 진단하는 시스템을 개발하는 연구를 진행할 예정입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
언제나 연구에 대한 열정을 일깨워 주시는 저의 지도교수님인 정봉현 교수님과 많은 격려와 가르침을 주신 한국표준과학연구원의 송남웅 박사님, 그리고 실험내외적으로 도움을 주신 실험실 연구원과 학생들께 감사 드립니다. 연구활동과 육아를 동시에 진행하면서도 후배를 챙겨주시는 UST선배인 정미라, 김미랑 두 분께도 감사드리며 일상의 고민과 기쁨을 함께 나누는 나의 가족에게 깊이 고마움을 전합니다. 항상 지켜봐 주시고 격려해 주시는 모든 분들께 감사 드리며 앞으로도 더욱 열심히 사는 모습을 보여드리겠습니다.