한빛사
>
한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2012-07-03
- 조회6,687
Nano Lett., Article ASAP | DOI: 10.1021/nl301309g
A Facile, One-Step Nanocarbon Functionalization for Biomedical Applications
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
탄소 기반의 나노 구조체 즉 nanocarbon은 전기 전자 분야에서부터 의약학에 이르기까지 다양한 분야에서 활발히 연구되어 왔습니다. 특히 최근에는 넓은 표면적과 저장 공간, 독특한 광열학적 특성 등 nanocarbon특이적인 물리화학적 특성으로 인해 생체 센서 및 약물 전달체 등 생물학, 의약학 분야에서도 큰 관심을 받고 있습니다. 하지만 nanocarbon의 의약학적 응용을 위해서는 해결되어야 할 과제들이 많이 남아있습니다. 개질 되지 않은 순수 nanocarbon은 수용액에 균일하게 분산되지 않으며 쉽게 침전되기 때문에 생체 내에 주사하기 어렵고 생체 내에서 독성을 보인다고 알려져 있습니다. 또한 nanocarbon을 약물 전달체 혹은 진단용 조영제로 사용할 경우 질병 부위로 전달하기 위한 질병 특이적 표적성에 한계를 가지고 있습니다. 따라서 세계 선도 연구 그룹들에서 nanocarbon의 효과적인 표면 개질을 위한 다양한 방법들이 활발히 연구되고 있습니다.
본 연구에서는 생체 고분자인 히아루론산을 이용한one-step 표면 개질 방법을 고안하였습니다. 고안된 표면 개질 방법을 사용하여 한 시간 이내에 손쉽게 nanocarbon을 수용액에 분산시킬 수 있었으며 개질된 nanocarbon을 암세포에 처리하였을 때, 혹은 종양 동물 모델에 정맥 주사하였을 때 종양 조직/세포에 특이적으로 축적되는 현상을 발견하였습니다. 또한 개질된 nanocarbon에 형광체를 도입한 후 종양 동물 모델에 정맥 주사하였을 때 생체 내 정상 조직에서는 소광상태를 보이다가 종양 조직에 축적된 이후 암세포 특이적인 효소에 반응하여 형광을 보이는 종양 특이적 광학 현상을 확인하였습니다. 따라서 본 연구에서는 nanocarbon을 이용한 다양한 응용 분야 가운데 한 가지로 광학 영상을 이용한 종양 진단 방법을 제시하였습니다.
본 연구에서 개발한 one-step 표면 개질 방법은 단순하여 누구나 응용 가능하며 nanocarbon에 손쉽게 다양한 기능성을 부여할 수 있습니다. 따라서 본 연구의 내용이 앞으로 nanocarbon을 이용한 의약학 연구에 널리 이용될 수 있기를 기대해 봅니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
제가 속한 연구기관은 NIH(The National Institutes of Health)산하의 NIBIB(The National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering)라는 기관으로 최근 창립 10주년을 맞이한 비교적 젊은 기관입니다. NIBIB는 NIH의 다른 기관들과는 다르게 임상, 기초 과학, 공학 등 다양한 분야의 연구자들이 모여 질병 치료 및 진단을 위한 생체의학적 방법을 연구하는 기관입니다. NIBIB는 현재 3개의 laboratory와 8개의 section으로 이루어진 내부 연구 기관을 운영하고 있습니다. 저는 NIBIB산하 3개의 laboratory가운데 Laboratory of Molecular Imaging and Nanomedicine (LOMIN)에 소속되어 있으며, LOMIN의 책임 연구자는 Xiaoyuan Chen 박사님입니다. LOMIN은 3개의 section으로 이루어져 있고 제가 속한 section은 Theranostic Nanomedicine Section으로 이슬기 박사님의 지도하에 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구자들이 다양한 분야의 사람들과 대화하는 시간을 자주 갖는 것이 대단히 중요하다고 생각합니다. 실험과 관련된 토론이 아니더라도 여러 분야의 연구자들과 함께 식사하고 대화하고 운동하는 가운데 생각하지 못했던 아이디어나 어려운 문제의 해결책들을 쉽게 얻는 경우를 종종 경험하였습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
한국에서 박사 학위를 마치고 미국에서 박사 후 연구 과정을 거치면서 가장 많이 느낀 점 가운데 한 가지는 언어(저의 경우에는 영어)의 중요성이었습니다. 타국에서의 연수뿐만 아니라 국제적인 협동 연구를 위해서는 끊임없는 대화와 토론이 필요하며 활발한 대화와 토론을 통해서 연구의 질이 향상된다고 생각합니다. 또한 논문 및 학회 발표를 통해 연구가 완성된다는 점에서 언어 학습과 훈련의 중요성은 아무리 강조해도 부족하지 않다고 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
계획이라기보다는 희망 사항이 있습니다. 현재 많은 과학자들이 종양 진단 및 치료를 위한 진단용 조영제 및 치료 제제를 개발하고자 연구하고 있지만 개발된 조영제 및 치료 제제가 실제 임상에서 사용되는 경우는 극히 드물다고 알려져 있습니다. 간혹 임상 실험에 진입한다고 하더라도 실패 확률이 90% 이상으로 성공 확률이 매우 낮은 것으로 알려져 있습니다.
따라서 효과적인 조영제 혹은 치료 제제를 개발하는 것에 머무르지 않고 개발된 조영제 혹은 치료 제제가 실제 환자들의 질병 진단 및 치료를 위하여 사용될 수 있도록 중개 연구(translational research)가 더욱 활성화 되어야 한다고 생각합니다. 저 또한 논문 발표에 그치는 연구가 아니라 환자에게 한 발 더 다가갈 수 있는(bench-to-bedside) 진단/치료용 제제를 개발할 수 있기를 꿈꿔봅니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
학위 과정 시작부터 지금까지 좋은 연구자가 되도록 가르침을 주시는 정서영 교수님, 권익찬 박사님, 김광명 박사님 그리고 박재형 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 또한 KIST 연구원 생활부터 NIH 박사 후 연수 과정까지 끊임없는 격려와 도움을 주신 이슬기 박사님께 감사의 마음을 전합니다. 마지막으로 언제나 사랑과 기도로 함께해주신 부모님과 평생의 벗 송은정에게 진심으로 사랑과 감사의 마음을 전합니다.
탄소 기반의 나노 구조체 즉 nanocarbon은 전기 전자 분야에서부터 의약학에 이르기까지 다양한 분야에서 활발히 연구되어 왔습니다. 특히 최근에는 넓은 표면적과 저장 공간, 독특한 광열학적 특성 등 nanocarbon특이적인 물리화학적 특성으로 인해 생체 센서 및 약물 전달체 등 생물학, 의약학 분야에서도 큰 관심을 받고 있습니다. 하지만 nanocarbon의 의약학적 응용을 위해서는 해결되어야 할 과제들이 많이 남아있습니다. 개질 되지 않은 순수 nanocarbon은 수용액에 균일하게 분산되지 않으며 쉽게 침전되기 때문에 생체 내에 주사하기 어렵고 생체 내에서 독성을 보인다고 알려져 있습니다. 또한 nanocarbon을 약물 전달체 혹은 진단용 조영제로 사용할 경우 질병 부위로 전달하기 위한 질병 특이적 표적성에 한계를 가지고 있습니다. 따라서 세계 선도 연구 그룹들에서 nanocarbon의 효과적인 표면 개질을 위한 다양한 방법들이 활발히 연구되고 있습니다.
본 연구에서는 생체 고분자인 히아루론산을 이용한one-step 표면 개질 방법을 고안하였습니다. 고안된 표면 개질 방법을 사용하여 한 시간 이내에 손쉽게 nanocarbon을 수용액에 분산시킬 수 있었으며 개질된 nanocarbon을 암세포에 처리하였을 때, 혹은 종양 동물 모델에 정맥 주사하였을 때 종양 조직/세포에 특이적으로 축적되는 현상을 발견하였습니다. 또한 개질된 nanocarbon에 형광체를 도입한 후 종양 동물 모델에 정맥 주사하였을 때 생체 내 정상 조직에서는 소광상태를 보이다가 종양 조직에 축적된 이후 암세포 특이적인 효소에 반응하여 형광을 보이는 종양 특이적 광학 현상을 확인하였습니다. 따라서 본 연구에서는 nanocarbon을 이용한 다양한 응용 분야 가운데 한 가지로 광학 영상을 이용한 종양 진단 방법을 제시하였습니다.
본 연구에서 개발한 one-step 표면 개질 방법은 단순하여 누구나 응용 가능하며 nanocarbon에 손쉽게 다양한 기능성을 부여할 수 있습니다. 따라서 본 연구의 내용이 앞으로 nanocarbon을 이용한 의약학 연구에 널리 이용될 수 있기를 기대해 봅니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
제가 속한 연구기관은 NIH(The National Institutes of Health)산하의 NIBIB(The National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering)라는 기관으로 최근 창립 10주년을 맞이한 비교적 젊은 기관입니다. NIBIB는 NIH의 다른 기관들과는 다르게 임상, 기초 과학, 공학 등 다양한 분야의 연구자들이 모여 질병 치료 및 진단을 위한 생체의학적 방법을 연구하는 기관입니다. NIBIB는 현재 3개의 laboratory와 8개의 section으로 이루어진 내부 연구 기관을 운영하고 있습니다. 저는 NIBIB산하 3개의 laboratory가운데 Laboratory of Molecular Imaging and Nanomedicine (LOMIN)에 소속되어 있으며, LOMIN의 책임 연구자는 Xiaoyuan Chen 박사님입니다. LOMIN은 3개의 section으로 이루어져 있고 제가 속한 section은 Theranostic Nanomedicine Section으로 이슬기 박사님의 지도하에 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구자들이 다양한 분야의 사람들과 대화하는 시간을 자주 갖는 것이 대단히 중요하다고 생각합니다. 실험과 관련된 토론이 아니더라도 여러 분야의 연구자들과 함께 식사하고 대화하고 운동하는 가운데 생각하지 못했던 아이디어나 어려운 문제의 해결책들을 쉽게 얻는 경우를 종종 경험하였습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
한국에서 박사 학위를 마치고 미국에서 박사 후 연구 과정을 거치면서 가장 많이 느낀 점 가운데 한 가지는 언어(저의 경우에는 영어)의 중요성이었습니다. 타국에서의 연수뿐만 아니라 국제적인 협동 연구를 위해서는 끊임없는 대화와 토론이 필요하며 활발한 대화와 토론을 통해서 연구의 질이 향상된다고 생각합니다. 또한 논문 및 학회 발표를 통해 연구가 완성된다는 점에서 언어 학습과 훈련의 중요성은 아무리 강조해도 부족하지 않다고 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
계획이라기보다는 희망 사항이 있습니다. 현재 많은 과학자들이 종양 진단 및 치료를 위한 진단용 조영제 및 치료 제제를 개발하고자 연구하고 있지만 개발된 조영제 및 치료 제제가 실제 임상에서 사용되는 경우는 극히 드물다고 알려져 있습니다. 간혹 임상 실험에 진입한다고 하더라도 실패 확률이 90% 이상으로 성공 확률이 매우 낮은 것으로 알려져 있습니다.
따라서 효과적인 조영제 혹은 치료 제제를 개발하는 것에 머무르지 않고 개발된 조영제 혹은 치료 제제가 실제 환자들의 질병 진단 및 치료를 위하여 사용될 수 있도록 중개 연구(translational research)가 더욱 활성화 되어야 한다고 생각합니다. 저 또한 논문 발표에 그치는 연구가 아니라 환자에게 한 발 더 다가갈 수 있는(bench-to-bedside) 진단/치료용 제제를 개발할 수 있기를 꿈꿔봅니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
학위 과정 시작부터 지금까지 좋은 연구자가 되도록 가르침을 주시는 정서영 교수님, 권익찬 박사님, 김광명 박사님 그리고 박재형 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 또한 KIST 연구원 생활부터 NIH 박사 후 연수 과정까지 끊임없는 격려와 도움을 주신 이슬기 박사님께 감사의 마음을 전합니다. 마지막으로 언제나 사랑과 기도로 함께해주신 부모님과 평생의 벗 송은정에게 진심으로 사랑과 감사의 마음을 전합니다.
댓글 작성 로그인
팝업 닫기관련 링크
연구자 키워드
관련분야 연구자보기
소속기관 논문보기
관련분야 논문보기
